2. XuperBridge

2.1. 内核调用设计

XuperBridge为所有合约提供统一的合约接口，从抽象方式上类似于linux内核对应于应用程序，内核代码是一份，应用程序可以用各种语言实现，比如go,c。类比到合约上就是各种合约的功能，如KV访问，QueryBlock, QueryTx等，这些请求都会通过跟xchain通信的方式来执行，这样在其上实现的各种合约虚拟机只需要做纯粹的无状态合约代码执行。

XuperBridgeXuperBridge

2.1.1. 合约与xchain进程的双向通信

xchain进程需要调用合约虚拟机来执行具体的合约代码，合约虚拟机也需要跟xchain进程通信来进行具体的系统调用，如KV获取等，这是一个双向通信的过程。

合约双向通信合约双向通信

这种双向通信在不同虚拟机里面有不同的实现，

  • 在native合约里面由于合约是跑在docker容器里面的独立进程，因此牵扯到跨进程通信，这里选用了unix socket作为跨进程通信的传输层，xchain在启动合约进程的时候把syscall的socket地址以及合约进程的socket地址传递给合约进程，合约进程一方面监听在unix socket上等待xchain调用自己运行合约代码，另一方面通过xchain的unix socket创建一个指向xchain syscall服务的grpc客户端来进行系统调用。合约socket合约socket
  • 在WASM虚拟机里面情况有所不同，WASM虚拟机是以library的方式链接到xchain二进制里面，所以虚拟机和xchain在一个进程空间，通信是在xchain和WASM虚拟机之间进行的，这里牵扯到xchain的数据跟虚拟机里面数据的交换，在实现上是通过WASM自己的模块机制实现的，xchain实现了一个虚拟的WASM模块，合约代码执行到外部模块调用的时候就转到对应的xchain函数调用，由于xchain和合约代码的地址空间不一样，还是牵扯到序列化和反序列化的动作。WASM合约WASM合约

2.1.2. PB接口

合约暴露的代码接口

  1. service NativeCode {
  2.     rpc Call(CallRequest) returns (CallResponse);
  3. }

xchain暴露的syscall接口

  1. service Syscall {
  2.     // KV service
  3.     rpc PutObject(PutRequest) returns (PutResponse);
  4.     rpc GetObject(GetRequest) returns (GetResponse);
  5.     rpc DeleteObject(DeleteRequest) returns (DeleteResponse);
  6.     rpc NewIterator(IteratorRequest) returns (IteratorResponse);
  7.  
  8.     // Chain service
  9.     rpc QueryTx(QueryTxRequest) returns (QueryTxResponse);
  10.     rpc QueryBlock(QueryBlockRequest) returns (QueryBlockResponse);
  11.     rpc Transfer(TransferRequest) returns (TransferResponse);
  12. }

2.2. KV接口与读写集

合约每次执行的产出为一系列KV操作的读写集，读写集的概念详细见 XuperModel。

KV的接口：

  • GetObject(key)
  • PutObject(key, value)
  • DeleteObject(key)

  • NewIterator(start, limit)各个接口对读写集的影响：

  • Get会生成一个读请求

  • Put会产生一个读加一个写
  • Delete会产生一个读加一个特殊的写（TODO）

  • Iterator会对迭代的key产生读效果：

  • 读请求不会读到最新的其他tx带来的变更

  • 读请求会读到最新的自己的写请求（包括删除）的变更
  • 写请求在提交前不会被其他合约读到
  • 新写入的会被迭代器读到

2.3. 合约上下文

每次合约运行都会有一个伴随合约执行的上下文(context)对象，context里面保存了合约的kv cache对象，运行参数，输出结果等，context用于隔离多个合约的执行，也便于合约的并发执行。

2.3.1. Context的创建和销毁

context在合约虚拟机每次执行合约的时候创建。每个context都有一个context id，这个id由合约虚拟机维护，在xchain启动的时候置0，每次创建一个context对象加1，合约虚拟机保存了context id到context对象的映射。context id会传递给合约虚拟机，在Docker里面即是合约进程，在之后的合约发起KV调用过程中需要带上这个context id来标识本次合约调用以找到对应的context对象。

context的销毁时机比较重要，因为我们还需要从context对象里面获取合约执行过程中的Response以及读写集，因此有两种解决方案，一种是由调用合约的地方管理，这个是xuper3里面做的，一种是统一销毁，这个是目前的做法，在打包成块结束调用Finalize的时候统一销毁所有在这个块里面的合约context对象。

2.3.2. 合约上下文的操作

  • NewContext，创建一个context，需要合约的参数等信息。
  • Invoke，运行一个context，这一步是执行合约的过程，合约执行的结果会存储在context里面。
  • Release，销毁context，context持有的所有资源得到释放。