区块链笔记：EVM的作用，EVM与字节码，EVM与共识验证，EVM的执行结构

EVM的作用

• EVM: Ethereum Virtual Machine 以太坊虚拟机
• 在以太坊上如果我们要转账, 部署智能合约, 调用智能合约都是EVM来执行
• EVM是在以太坊上的作用
  • 是以太坊节点的功能引擎
  • 执行以太坊交易事务
  • 部署、执行智能合约
  • 每一个节点都有独立的EVM
    • 每个节点都有一个自己的EVM
    • 每一个节点都会一致的执行同样的事务
    • 把智能程序部署这个动作广播到其他的节点
    • 其他节点接收到这个事务以后会调用EVM来同样的部署和广播
    • 也就是说每个EVM，大家都会做一样的事务
    • 这样才能保持一致性
  • 本质上是通过动作的执行更改账本的状态
  • 每个EVM都会一致的执行同样的事务

EVM与字节码

• 所有的智能合约的部署调用，包括以太币的转账等等，都是通过EVM来执行的
• EVM具体执行的是一个什么东西呢？EVM执行的是智能合约编译后的字节码
  • 作为虚拟机，它得能执行自己可以识别的格式的数据，这个格式是EVM的字节码
  • 字节码是EVM特定格式的，EVM只有对自己能够识别的数据才能进行执行
• 可以通过各种语言来编写智能合约
  • 我们要先编写一下智能合约，可以通过各种支持的语言
  • 以太坊默认的是一个叫Solidity, 语法格式类似javascript
  • 目前在以太坊上可以用来编写智能合约的语言，并不只是Solidity一种的
  • 不管用什么语言编写的，最终会编译成EVM能够识别的字节码格式
• EVM只识别字节码格式
  • 因为EVM执行的是智能合约编译后的字节码
  • 而不是我们的源程序
• 字节码包含用户的状态数据
  • 比如我们的商品系统，众筹系统，这个系统里面都会包含一些数据
  • 对于程序来讲，总得留下一些数据才有意义
  • 这个数据我们称之为状态数据，也就是所谓的属性，状态
• 字节码包含EVM能执行的指令，除了包含数据，还有EVM能够执行的指令
  • 这些指令比如，哈希计算，椭圆线的计算，取得一个区块高度等等各种计算
  • 包括虚拟机执行的一些动作，进栈，出栈等动作
• EVM与JVM类似都是栈式虚拟机

EVM与共识验证

• EVM的作用就是用来执行以太坊网络中各种各样的智能合约，各种各样的事务
• 这些事务如果只是在一个节点上执行是没有意义的
• 对于p2p网络来讲，尤其是区块链讲究账本统一的网络系统来说，必须通过一个共识来使每个节点的账本达到一个一致性
• 也就是说共识是在于保持每个节点的账本统一
• EVM是执行事务更新账本的状态，也就是说，通过共识机制使得每个节点上都能调用EVM, 执行同样的动作，更新出同样状态的账本，来保持一致
• 谁来决定某一时刻到底是做哪些更新呢？那就是矿工，当它获得打包权以后，决定了某一时刻全网需要更新的事务
• 包括共识验证，使得每一个节点都能来进行相应的执行
• EVM是做具体的执行的事情，而矿工决定某一时刻执行哪些事务

EVM的执行结构

• EVM是虚拟机，虚拟机一般分两种结构，继承器式的虚拟机，一个是栈结构虚拟机
• EVM和Java中的JVM类似, 是栈结构虚拟机
• EVM在具体执行的时候会先加载字节码，字节码中包含数据，包含指令
• 程序计数器就像指针一样，一步步的告诉执行栈当前要执行的指令
• Gas是决定每次对字节码的执行需要消耗的成本, 它是防止死循环式的执行
• 一旦调用者的Gas(以太币)消耗完毕之后，就停止调用
• 在执行过程中涉及到的变量等数据会加载在内存中作为一个缓存
• 整个执行过程执行完了之后形成了一个世界状态(状态存储)
• 对于以太坊的账本来讲，虚拟机在执行过程当中所产生的各种临时的状态，叫虚拟机状态
• 只有它执行完成以后，最后的状态才是账本的状态，这个称之为状态存储