Qtum x86 虚拟机技术简介
9爱乐9
发表于 2022-12-20 10:07:28
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虚拟机是指通过软件模拟、具备完整硬件系统功能并运行在独立隔离环境下的完整计算机系统。比如虚拟化物理机 VMware、Java 虚拟机等。而 Qtum 虚拟机则是建立在Qtum 区块链上的代码运行环境,其主要作用是处理 Qtum 系统内的智能合约。
简单来说,虚拟机是一个完全独立的沙盒,合约代码可对外完全隔离并在虚拟机内部运行。由于虚拟机分散储存在每个节点的计算机上,所以希望创建智能合约的公司可使用类似 JavaScript 和 Python 等编程语言创建运行程序;同时 Qtum 虚拟机又能与主网的其余部分隔离,运行时不影响主链的操作。( X/ |# r- q9 F1 b
Qtum 已兼容 EVM,为何还需要 x86VM?
) }, E7 x+ w8 T$ e7 U8 Z
虽然 EVM(以太坊虚拟机)是当下最流行的智能合约虚拟机,但正如绝大多数新生事物一样(比如 Javascript),它存在诸多缺点。并且由于它的设计比较非主流,很难有主流的编程语言能够移植到 EVM 上。这种设计可以说对于近50年来的大多数编程范例来说都不太友好,例如:
编程语言局限性(Solidity)
缺少标准库# B) S) ?3 ?# k4 M: H6 S& W8 R
256bit 整数,大部分处理器不能原生支持,运行效率降低
Gas 模型不合理,难以估计 Gas 消耗
生成的 bytecode 较大,浪费区块存储资源! ^) m) K2 @ H% y
难以测试和调试1 o4 F- s( N9 Q8 s
正因为 EVM 存在诸多缺陷,Qtum 决定开发自己的虚拟机。x86 虚拟机兼容了被工业界充分验证过的 x86 指令集,对基于 x86 架构之上的所有技术和基础设施都有很好的兼容性。Qtum-x86 的基本特性包括:. Y. Q+ h9 ^) C0 R+ f
支持多种主流编程语言: C/C++/Go/Rust 等等 w6 P% O3 [9 ~- F0 L% A+ g2 d
丰富的标准库,提高开发效率( @; T4 H. M" H: T) L
更加优化的Gas模型 : 为标准库函数设定合理的 gas 模型,可以准确估计 gas 消耗4 d, F6 a( A' C$ l4 p& G1 ]+ B
解锁 AAL 的强大功能 :支持合约的 P2SH 交易,segwit 交易等! b- ]3 x1 z( e9 V) H+ y
冯·诺依曼结构,加强版的智能合约 :代码即数据,多任务协作,支持中断和恢复) i! h2 o( e. O, F Q% R
第一类预言机 :无需运行合约即可获得某些合约数据
区块链动态分析 :更全面地分析区块链状态& V* P* f5 P! }) H" i, r
选择性数据存储 :节省宝贵的区块链上资源
清晰的依赖关系树 :有可能并行运行智能合约,降低 gas 费用
Qtum-x86 虚拟机将支持丰富的编程语言,操作系统与虚拟机解耦,旨在将智能合约开发推向主流。# I! l4 w8 w) v0 k* J. k9 v
简介; w& b3 }; Z8 T" ^' i \
本系列连载文档主要讲述 Qtum x86 虚拟机,x86 虚拟机的开发工作在开发进程中,该文档仍是学习了解 Qtum x86 虚拟机重要参考,本篇为连载系列的第一篇,后续也将陆续更新。
什么是 Qtum-x86
) n! E, M2 m+ Y- g8 r
Qtum-x86 是 Qtum 正在开发的最新产品原型,包含了 x86 虚拟机。用户可以用 C 语言编写智能合约,未来将支持更多编程语言。目前这个原型只是一个预览版,合约接口和最终发布版可能会略有不同。/ g7 ~6 U. @2 X7 o
该版本的 Qtum 目前有以下几项限制: M9 _) y' i% z$ F6 @( t" V
必须从 Docker 中使用或从源代码编译/ g. d! {4 N$ P
不支持以太坊虚拟机合约功能
不支持测试网络和主网,只支持 regtest
出现孤块及分叉将无法正常工作" K. O3 S3 j( Z
x86 合约只支持命令行 RPC 接口,虽然理论上 GUI 仍可用
01- H0 Y& ~' B$ R3 m/ ^) F
工具链设置
由于代码经常需要更改,目前暂不提供编译好的 Qtum-x86 二进制文件。
因此,工具链和 Qtum -x86 本身必须从源代码进行编译。dockerfile 可以极大地简化构建过程,否则构建过程会非常复杂,需要根据不同操作系统安装。+ i# q# C/ k2 |# I/ [
$ I3 e1 W' C& I
Docker 文件和一些实用程序可以从以下网址下载:
https://github.com/qtumproject/qtum-docker/tree/master/proto-x86
" k% }+ T5 @5 k) w6 C
构建 docker 镜像的步骤如下:
docker build -t qtumx86 -f Dockerfile
[1 R' k# ~) b: P$ d+ ]
大多数计算机上需要花费几个小时,因为它需要编译整个工具链,若要从头构建镜像(如更新版本等),请使用 --no-cache 操作指令:. O3 s: ^( W+ Q
docker build -t qtumx86 -f Dockerfile . --no-cache* M/ V/ Q6 w3 w5 Z7 n) u7 y
p) T9 t9 O) P3 s) Z% y/ j. a
一旦镜像构建完毕,接下来的使用就会比较简单了。为了简化操作,我们提供了一些辅助bash函数,它们将在本文档中被使用到,但并不是必须的。helpers.sh文件如下:) G9 y' F0 s) W( ?# s8 u0 s! v
#!/bin/bash
function qx86start() {, a5 c/ b- ?+ ^: y) f- Z* f
docker run --rm -v "${PWD}:/root/bind" --name qx86 -d qtumx86 qtum/src/qtumd -regtest -logevents, D0 W8 T# Y, \5 p: d
}6 E( ^' V2 P1 d! X5 v; N/ g+ i
export -f qx86start
function qx86stop() {
docker stop qx86
}
export -f qx86stop
alias qx86cli='docker exec qx86 qcli'0 ]/ K" K1 \8 E/ I' P7 h! f4 {7 }
# _- s+ o' y2 u& h
function qx86deploy() {
docker exec -t qx86 deploy_contract `hexdump -e \"%x\" $1` & w n0 x$ Q- J p& g
}! O# _1 P7 C# v" x# m& J2 H
export -f qx86deploy9 }! ^; e( y$ T% N& m
( S0 k: b5 |2 u- v4 R
function qx86tb() {: M! x( L' Z+ q3 e) ?
docker run --rm -v "${PWD}:/root/bind" qtumx86 x86tb' M" M: Y6 W' d {5 B
}) Z& S- |1 ^+ F$ w. f! A) \. u
export -f qx86tb
function qx86make() {9 @5 w9 o, D/ N: n& b+ Z5 V
docker run --rm -v "${PWD}:/root/bind" qtumx86 qmake "$@"
}
export -f qx86make
开发者可以在当前的 bash 会话中使用该文件,只需执行:; B: U. A7 b) [
source helpers.sh
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