“智能坊”虚拟机的实现

“智能坊”虚拟机的实现

注：阅读此文需要您有一定的CPU硬件知识。

虚拟机是实现智能合约系统最为关键和核心的技术，智能坊虚拟采用虚拟成熟的8051处理器的方案满足了系统的需求，同时可以直接使用成熟稳定的商业编译器（iar for 8051 、keil for 8051 ），为系统的开发节省了大量时间。

下面我们就来揭开其神秘的面纱，为满足智能合约特定的需求，对系统进行了一些改造如图：

8051是哈弗结构的处理器，虚拟机把用不到的中断等功能去掉，只留下数据运算和处理部分，每一个应用开始运行前都需要加载到虚拟机ROM里，其数据结构必须如上图所示，否则虚拟机将直接判应用非法，强制退出。

首先看代码实现（官方代码是在IAR for 8051 上开发，不同的编译器可能写法不一样）

__root __code static const char version[]@0×0004 = ;

__root __code static const char exitcall[]@0×0008 = ;

__root __code static const char apicall[]@0×0012 = ;

__root __xdata __no_init static  unsigned char Communicate[4*1024]@0xEFFF;

__root __xdata __no_init static unsigned char Result[2]@0xEFFD;

0000h   LJMP 指令

虚拟机复位后直接从0000h开始执行，读取LJMP后的地址直接跳转到app入口，由编译器自动生成。

0004H   version

解说 ：

存放app编译时SDK 版本号，主要是为未来可能升级，做版本识别。

0008H   应用退出地址

解说：

传统8051没有exit接口，但是在我们虚拟机必需要有，而且需要异常恶化正常两种退出方式。

Exit 实现原理：

应用把退出code写入Result@0xEFFD 后直接call 0×0008, 虚拟机检测到PC指针指向00×0008后就中断应用的运行。

应用sdk代码片段：

__noreturn  void __VmExit(EXIT_CODE tep) {

         Result[0] = tep;

         ((void (*)(void)) (0×0008))();

}

虚拟机代码片段：

if (Sys.PC == 0×0008) {

                           INT8U result = GetExRam(0xEFFD);

                           if (result == 0×01) {

                                    return step;

                           }

                           return 0;

                  }

0012H  API调用地址

解说：

应用需要调用系统的一些功能时，需要调用此接口，如查询某个账户余额。

应用每次调用API时需要把API 编码存放于Result@0xEFFD，API需要传给系统的参数存放于缓存区Communicate[4*1024]@0xEFFF，然后call 0×0012

sdk代码片段：

__root void __CallApi(CALL_API_FUN tep) {

        Result[0] = (unsigned char) (tep & 0xFF);

        Result[1] = (unsigned char) ((tep >> 8) & 0xFF);

        ((void (*)(void)) (0×0012))();

}

虚拟机代码片段：

 if (Sys.PC == 0×0012) {                  

                           INT16U methodID = ((INT16U) GetExRam(VM_FUN_CALL_ADDR) | ((INT16U) GetExRam(VM_FUN_CALL_ADDR+1) << 8));

                           unsigned char *ipara = (unsigned char *) GetExRamAddr(VM_SHARE_ADDR);  

                           RET_DEFINE retdata = CallExternalFunc(methodID, ipara, pVmEvn);

                           }

Code区

存放可执行代码。

更多细节，请前往代码仓库     github： https://github.com/SoyPay/dacrs

作者：智能坊创始人 ranger