链上兼容EVM、Wasm虚拟机的实现思路

概述

Coinex Smart Chain是一条基于Cosmos-SDK实现的Ethereum Semantic的智能合约链，底层提供了EVM、Wasm两种虚拟机来运行智能合约。开发者可以使用传统的Solidity语言编写合约、或其它可以编译为WebAssembly高级语言(如：Rust/C++/AssemblyScript)编写合约，将编译后的合约字节码上传至Coinex Smart Chain上运行；并且两种类型的字节码合约之间可以互相进行调用。

基于上述这种开发理念，引申出一个问题：如何在Wasm上实现实现Ethereum Semantic. 对此初步提供了三种方案：

将Solidity合约编译为Wasm字节码

在Wasm上提供系统合约，来运行Solidity字节码的合约

提供两种虚拟机的实现，不同的字节码合约在不同的虚拟机上运行

基于技术实现难度、运行性能等方面的考虑，采用了第三种方案。下面将详细介绍该方案的实现思路

Wasm虚拟机实现Ethereum Semantic

在Wasm虚拟机中运行合约时，除了虚拟机自身之外，还需要依赖一些外部Host函数的支持，通过在Host中，提供EEI实现，以便在Wasm虚拟机中提供 Ethereum Semantic.

Coinex Smart Chain提供了便于合约导入的SDK，以便在用高级语言(Rust/AssemblyScript/)写Wasm合约时，可以调用这些外部Host函数；将合约编译为Wasm字节码时，SDK中声明的所有export函数，都将由Coinex Smart Chain客户端提供实现。

示例如下：

在smart-sdk-as项目中，提供了as项目使用的sdk.

// cesi.ts export declare function getCallDataSize(): u32 export declare function callDataCopy(bufOut: Uint8Array, offset: u32, length: u32): void export declare function getCodeSize(): u32 // lib_contract.ts export namespace contract { export function getCodeSize(): u32 { return cesi.getCodeSize(); } .... } // index_test.ts export function testCoreAPI(): void { var codeSize = contract.getCodeSize(); } 复制代码

在smart chain链的客户端中，实现了这些Host函数

//export cesiGetCallDataSize func cesiGetCallDataSize(context unsafe.Pointer) int32 { return convertContext(context).getCallDataSize() } //export cesiCallDataCopy func cesiCallDataCopy(context unsafe.Pointer, resultOffset int32, dataOffset, length int32) { convertContext(context).callDataCopy(resultOffset, dataOffset, length) } //export cesiGetCodeSize func cesiGetCodeSize(context unsafe.Pointer) int32 { return convertContext(context).getCodeSize() } 复制代码

将用高级语言(Rust/AssemblyScript)编写的Wasm合约编译为字节码(WebAssembly ByteCode)，上传至链，创建Wasm虚拟机后，进行运行，并由Host函数提供EEI语义的支持.

+--------------+ +---------------+ +---------------+ | | create VM | | run | | | Wasm | ------------> | VM | ------------->| host func | | ByteCode | | | | | +--------------+ +---------------+ +---------------+ 复制代码

EVM虚拟机集成

在coinex smart chain中，使用了[ethereum/evmone]作为以太坊虚拟机的实现，该项目内部实现了以太坊的所有指令；同时，提供了一个接口HostContext，负责与区块链进行数据交互；在smart chain 客户端中通过实现该接口，为evm虚拟机提供数据支持；

通过调用evmc提供的接口，从evmone的动态库中创建evm虚拟机；然后通过虚拟机提供的接口Execute，传入合约code，用户输入等一系列参数信息，运行合约。

+---------------+ +---------------+ +---------------+ | | params | contract code | run | | | Load EVM | ---------> | input | ----------> | HostContext | | | | ... | | | +---------------+ +---------------+ +---------------+ 复制代码

虚拟机间的兼容

为了使smart chain在执行合约时，不用关注虚拟机的实现细节，增加了中间层，来兼容两种虚拟机的创建、执行；

type ContractInfo struct { ContractType uint8 } func CreateVM(cfg Config) (ContractExecutor, error) { switch cfg.Flag { case EVM: return evm.NewVmEvmc() case Wasm: return wasm.NewWasmer(cfg.Ctx, cfg.Keeper, cfg.ContractAddr, cfg.Code, cfg.CodeHash, cfg.Ims) } return nil, types.ErrVMUnsupported } type ContractExecutor interface { Execute(ctx interface{}, rev evm.Revision, kind evm.CallKind, static bool, depth int, gas int64, destination sdk.AccAddress, sender sdk.AccAddress, input []byte, value int64, code []byte, create2Salt []byte) (output []byte, gasLeft int64, err error) } 复制代码

+---------------+ +---------------+ +---------------+ | | create vm | | run | | | Contract |------------> | Contract |-------------> | Execute | | Info | | Executor | | | +---------------+ +---------------+ +---------------+ 复制代码

总结

至此，我们完整介绍了方案三(提供两种虚拟机)的实现思路；通过在链上支持两种虚拟机，来使以太坊APP的开发者可以几乎无成本的进行生态迁移。

本文由CoinEx Chain开发团队成员撰写。CoinEx Chain是全球首条基于Tendermint共识协议和Cosmos SDK开发的DEX专用公链，借助IBC来实现DEX公链、智能合约链、隐私链三条链合一的方式去解决可扩展性（Scalability）、去中心化（Decentralization）、安全性（security）区块链不可能三角的问题，能够高性能的支持数字资产的交易以及基于智能合约的Defi应用。

本文来源：CoinEx公链Talk
原文标题：链上兼容EVM、Wasm虚拟机的实现思路

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编译者/作者：CoinEx公链Talk

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