4. 虚拟机

交易的执行是区块链节点上的一个重要的功能。是把交易中的智能合约二进制代码取出来，用执行器（Executor）执行。在交易的执行过程中，会对区块链的状态（State）进行修改，形成新区块的状态储存下来（Storage）。执行器在这个过程中，类似于一个黑盒，输入是智能合约代码，输出是状态的改变。

随着技术的发展，人们开始关注执行器的性能和易用性。一方面，人们希望智能合约在区块链上能有更快的执行速度，满足大规模交易的需求。另一方面，人们希望能用更熟悉更好用的语言进行开发。进而出现了一些替代传统的执行器（EVM）的方案，如：JIT、 WASM_甚至JVM。然而，传统的EVM是耦合在节点代码中的。首先要做的，是将执行器的接口抽象出来，兼容各种虚拟机的实现。因此，EVMC被设计出来。

EVMC (Ethereum Client-VM Connector API)，是以太坊抽象出来的执行器的接口，旨在能够对接各种类型的执行器。FISCO BCOS目前采用了以太坊的智能合约语言Solidity，因此也沿用了以太坊对执行器接口的抽象。

在节点上，共识模块会调用EVMC，将打包好的交易交由执行器执行。执行器执行时，对状态进行的读写，会通过EVMC的回调反过来操作节点上的状态数据。泰岳链将逐步支持EVMC,以适应更高效，易用性更强的执行器。

4.1. EVM虚拟机

以太坊虚拟机（environment virtual machine，简称EVM），作用是将智能合约代码编译成可在以太坊上执行的机器码，并提供智能合约的运行环境。它是一个对外完全隔离的沙盒环境，在运行期间不能访问网络、文件，即使不同合约之间也有有限的访问权限。以太坊虚拟机提供了面向合约的高级编程语言solidity，这使得开发者可以专注于应用本身，更方便、快捷的开发去中心化应用程序，同时也大大降低了开发难度。

EVM是一种基于栈的虚拟机（区别于基于寄存器的虚拟机），用于执行智能合约，同时EVM是图灵完备的，EVM操作数栈调用深度为1024,EVM机器码长度一个字节，最多可以有256个操作码，目前已经定义了144个操作码，还有100多个操作码可以扩展，每个操作码都根据其弹栈数、压栈数定义了相应的gas消耗数量。泰岳链应用了以太坊EVM机制来实现智能合约，并增加了对国密算法的支持(SM3)。

4.2. 预编译合约

预编译合约提供一种使用原生(c++,go)编写合约的方法，合约逻辑与数据分离，相比于solidity合约具有更好的性能，可以通过修改底层代码实现合约升级。 预编译合约使用固定地址，并由原生代码编译后执行，而普通合约则由solidity编写而成，使用的地址是在部署时生成，在EVM虚拟机中执行。

EVM虚拟机有一整套Gas机制来衡量每笔交易上链消耗的CPU、内存和存储资源。泰岳链支持预编译合约功能，支持原生内置合约，为了提升安全性和扩展性，泰岳链提供了gas机制和无gas机制增加链的灵活性，此外，EVM原始的Gas机制中，交易的主要Gas消耗来源于存储，泰岳链也会在之后的版本中调整gas消耗在cpu和内存中的占比。