EOS虚拟机设计

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今日案例

EOS表示,推出了WASM解释器,用来解释执行 WebAssembly 智能合约,目前已经通过所有测试并接入到主网和测试网。

EOS之前本来是编译执行,即直接将代码编译成为可执行的二进制机器码。而现在的解释执行则指用户拿到的是原始代码,解释器会像翻译员一样,一行一行地执行代码。

前者优点是执行速度快,但缺点是每次智能合约有更新时,见证人的服务器都要重新编译生成二进制机器码。对于执行次数不多的智能合约,是不划算的。解释执行正好相反,不需要提前编译,但执行时速度比编译执行慢很多。另外,比特币和以太坊采用的均是解释性的语言。

而EOS的智能合约语言Web Assembly(wasm)同时支持两种执行方式。因为 WebAssembly 类似 java,会生成中间语言:字节码,字节码既可以编译成机器码后执行,又可以使用解释器直接执行。中间语言赋予了 WebAssembly 灵活的执行方式。

EOS还表示,引入 WebAssembly 解释器是给智能合约的结果提供了一个权威参考,当各个见证人的编译执行结果不一致时,就可以使用解释器得到参考结果。而且解释器也会给编译执行做后补,以防 WASM 编译器出问题时维持系统稳定。

 

读完这篇文章,我有一个疑问。在这篇文章当中,看到了EOS通过将代码编译成可执行的二进制机器码来执行,让我不禁产生了疑问:他如何能够,第一,防止恶意代码的执行,第二,防止计算资源被恶意占用。

EOS虚拟机设计 

我们知道,为了让区块链在安全和灵活性方面取得平衡,智能合约的设计就至关重要了。在比特币当中,为了安全性的考虑,比特币被设计成只能执行指定有限指令的,且不可执行循环操作的,图灵不完全的虚拟机,这使得比特币缺乏灵活性,而以太坊为了解决这个灵活性的问题,设计了燃料货币,会根据执行语句的数量计算燃料,当然燃料用尽的时候执行则结束。

EOS还是一个很新潮的区块链,显然没有现成的资料可以直接解决我的疑问。因此,我查阅了EOS的源代码,并获得了以下的结论:由于EOS是将中间代码编译成二进制机器代码来执行的,因此,它无法直接控制代码流程,他使用了比较粗暴的方案,简单说就是按照权重分配CPU,掐秒执行,到点结束,这也说明了为什么后文提到的编译结果有可能不一致。因为一是你机器不一样,最终编译出来的二进制代码可能会有所差别,极可能导致执行结果不一致,二是按照权重分配CPU执行,会由于同一个区块中的交易内容不同,也会影响个别交易的输出结果,不过此方案确实获得了效率。

看EOS到现在,它同时支持两种执行方式,极有可能最终还是会转移到解释执行这条路上来。另外插一句,虽然说编译成二进制机器码的方式,执行速度得到了大幅度的提高,但是因为编译成二进制码后,并没有在一个虚拟机当中执行,宿主程序很难控制其流程,EOS的做法是在转换成二进制机器码之前,注入了很多检查时间的代码,超时则会抛出异常并结束,因此这个也会成为导致机器码速度下降的一个重要原因,最终速度是否能够比优化过后的解释执行更快,还是很难说的。