Como funciona a EVM
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De forma simplificada, quando um usuário quer executar uma função de um smart contract, ele envia uma transação para o endereço ou conta do smart contract. A EVM pega o bytecode, o decompõe em opcodes, os executa e atualiza o novo estado na blockchain. Tal como mostrado no gráfico a seguir.
De forma simplificada, quando um usuário deseja executar uma função de um contrato inteligente, ele envia uma transação para o endereço ou conta do contrato inteligente. A EVM pega o bytecode, o decompõe em opcodes, executa-os e atualiza o novo estado na blockchain. Como mostrado no gráfico a seguir.
Para ver a execução com mais detalhes, vejamos quais são os componentes que compõem a EVM.
O Código
O código é o local onde o contrato inteligente é armazenado. Os dados do programa, armazenados no código, são persistentes e fazem parte de um campo de estado de uma contract account. O código é o bytecode interpretado e executado pela EVM durante a execução do contrato inteligente. Ele é imutável, ou seja, não pode ser modificado, mas pode ser lido com as instruções CODESIZE e CODECOPY. O código de um contrato também pode ser lido por outros contratos, usando as instruções EXTCODESIZE e EXTCODECOPY.
O Contador de Programa (PC)
O Contador de Programa (PC) codifica qual instrução, armazenada no bytecode, deve ser lida a seguir pela EVM. O PC normalmente é incrementado em um byte para apontar para a próxima instrução, com algumas exceções. Por exemplo, a instrução PUSHx possui mais de um byte e faz com que o PC ignore seu parâmetro. A instrução JUMP não aumenta o valor do PC; em vez disso, modifica o contador de programa para uma posição especificada no topo da pilha. JUMPI também realiza essa ação, caso sua condição seja verdadeira (um valor de código diferente de zero); caso contrário, incrementa o PC como outras instruções.
A Pilha ou Stack
A pilha é uma lista de elementos de 32 bytes utilizada para armazenar entradas e saídas de instruções de contratos inteligentes. Uma pilha é criada por contexto de chamada e destruída quando o contexto de chamada termina. Quando um novo valor é colocado na pilha, ele é adicionado ao topo, e as instruções interagem apenas com os valores superiores. Atualmente, a pilha possui um limite máximo de 1024 valores. Todas as instruções interagem com a pilha, mas ela pode ser manipulada diretamente com instruções como PUSH1, POP, DUP1 ou SWAP1.
A Memória
A memória da EVM não é persistente e é destruída ao final do contexto de chamada. No início de um contexto de chamada, a memória é inicializada com o valor 0. A leitura e a escrita na memória geralmente são realizadas com as instruções MLOAD e MSTORE, respectivamente, mas também é possível acessá-la por meio de outras instruções, como CREATE ou EXTCODECOPY.
O Armazenamento ou Storage
O armazenamento é uma correspondência ou mapa de slots de 32 bytes para valores de 32 bytes. O armazenamento é a memória persistente dos contratos inteligentes: cada valor escrito pelo contrato é mantido após a conclusão de uma chamada, a menos que seu valor seja alterado para 0 ou que a instrução SELFDESTRUCT seja executada. A leitura de bytes armazenados em uma chave não escrita também retorna 0. Cada contrato possui seu próprio armazenamento e não pode ler nem modificar o armazenamento de outro contrato. O armazenamento é lido e escrito com as instruções SLOAD e SSTORE.
No gráfico a seguir, visualiza-se como esses componentes interagem. Diante de uma chamada a um smart contract, os seguintes passos são executados:
Identificação do código a ser executado.
Enquanto houver gás disponível, o contador de programa (PC) incorpora, uma a uma, as instruções que são traduzidas em opcodes e executadas na pilha (stack). A pilha utiliza a memória (temporária) ou o armazenamento (persistente) para armazenar e recuperar dados associados à execução.
Caso o gás não se esgote antes do término da execução, um novo estado para a blockchain é gerado. Caso contrário, o estado é revertido para a situação anterior à execução da transação. O gás consumido não é recuperado.
Para ver a execução com mais detalhes, vejamos quais são os componentes da EVM.
O código é o local onde o contrato inteligente é armazenado. Os dados do programa armazenados no código são persistentes como parte de um campo de estado de uma contract account. O código é o bytecode interpretado e executado pela EVM durante a execução do contrato inteligente. O código é imutável, o que significa que não pode ser modificado, mas pode ser lido com as instruções CODESIZE e CODECOPY. O código de um contrato pode ser lido por outros contratos, com as instruções EXTCODESIZE e EXTCODECOPY.
O Contador de Programa codifica qual instrução, armazenada no bytecode, deve ser lida a seguir pela EVM. O PC normalmente é incrementado em um byte para apontar para a próxima instrução, com algumas exceções. Por exemplo, a instrução PUSHx possui mais de um byte e faz com que o PC ignore seu parâmetro. A instrução JUMP não aumenta o valor do PC, mas modifica o contador do programa para uma posição especificada na parte superior da pilha. JUMPI também faz isso, se sua condição for verdadeira (um valor de código diferente de zero); caso contrário, incrementa o PC como as outras instruções.
A pilha é uma lista de elementos de 32 bytes que são usados para armazenar entradas e saídas das instruções de contratos inteligentes. Uma pilha é criada para cada contexto de chamada e destruída quando o contexto de chamada é finalizado. Quando um novo valor é colocado na pilha, ele é colocado no topo, e as instruções só utilizam os valores superiores. A pilha atualmente tem um limite máximo de 1024 valores. Todas as instruções interagem com a pilha, mas ela pode ser manipulada diretamente com instruções como PUSH1, POP, DUP1 ou SWAP1.
A memória da EVM não é persistente e é destruída ao final do contexto de chamada. No início de um contexto de chamada, a memória é inicializada com valor 0. A leitura e escrita da memória geralmente são realizadas com as instruções MLOAD e MSTORE, respectivamente, mas também é possível acessá-la por meio de outras instruções como CREATE ou EXTCODECOPY.
O armazenamento é um mapeamento de slots de 32 bytes para valores de 32 bytes. O armazenamento é a memória persistente dos contratos inteligentes: cada valor gravado pelo contrato é mantido após a conclusão de uma chamada, a menos que seu valor seja alterado para 0 ou que a instrução SELFDESTRUCT seja executada. A leitura de bytes armazenados de uma chave não escrita também retorna 0. Cada contrato possui seu próprio armazenamento e não pode ler nem modificar o armazenamento de outro contrato. O armazenamento é lido e escrito com as instruções SLOAD e SSTORE.
No gráfico a seguir, é possível visualizar como esses componentes interagem. Diante de uma chamada a um contrato inteligente, os seguintes passos são executados:
O código a ser executado é identificado.
Enquanto houver gas disponível, o contador de programa (PC) vai processando uma a uma as instruções que são traduzidas em opcodes e executadas na pilha (stack), que se apoia na memória (temporal) ou no storage (persistente), para armazenar e recuperar dados associados à execução.
Se o gas não for consumido antes de finalizar a execução, um novo estado é gerado para a blockchain. Caso contrário, o estado é revertido para a situação anterior à execução da transação. O gas consumido não é recuperado.
