金色观察｜简析Arbitrum Rollup虚拟机的设计原理_虚拟机software selection

1.虚拟机模型

Arbitrum和Optimism是以太坊Layer2扩容的主要项目，因为两者是以Rollup为技术核心实现的二层扩容，符合以太坊未来发展方向但面对未来丰富的生态应用预期，需要一个虚拟机来实现可编辑能力。

2.destination host unreachable虚拟机

因为Rollp的技术核心，却让这个方向成为一个实现略难的技术需求，目前两者也限于虚拟机并不成熟使得在这一层的可编辑能力有所限制今天本文中，我们将摘录资料来了解Arbitrum网络的虚拟机设计原理AVM设计的起点是基于以太坊虚拟机 (EVM)，因为Arbitrum目标是高效地执行为EVM编写或编译的程序，所以Arbitrum并未更改EVM设计的绝大部分。

3.network is unreachable虚拟机

例如，AVM采用EVM的数据类型以及对EVM整数进行的操作指令等这样看来，AVM和EVM之间的差异源于Arbitrum的layer2需求和Arbitrum的多轮挑战协议执行与证明与EVM架构不同，Arbitrum需要支持本地执行和受信证明。

4.assuming drive cache write through 虚拟机

基于EVM的系统通过重新执行有争议的代码来解决争议，而Arbitrum依赖于形成最终证明的挑战协议解决争议Arbitrum希望在本地可信环境中针对速度做优化执行，因为本地执行是常见情况系统很少需要证明，但需要一直保持准备证明的状态。

5.虚拟机器

操作系统Arbitrum使用2层操作系统ArbOSArbOS控制单独合约的执行，以将它们彼此隔离并跟踪它们的资源使用情况此外，上面这些功能是执行在2层的可信软件中，而不是像以太坊那样将可信添加到的1层网络搭建的强制规则中，这样参与者都会从2层较低的计算和存储成本中受益，而不是必须将这些资源成本作为1层EthBridge合约的一部分进行管理，增加成本。

6.浅析虚拟机

Merkleize任何依赖断言和争议解决（至少包括所有汇总协议）的2层协议都必须定义一个规则，用于对虚拟机的完整状态进行Merkle哈希该规则必须是架构定义的一部分，因为它依赖于解决争议维护的Merkle哈希在需要重新计算时也需要保持有效。

7.虚拟机介绍视频

这会带来一些构建内存的影响任何大型且可变的存储结构对于Merkleize来说都是较贵的，并且Merkleize的算法必须是架构规范的一部分AVM架构通过只有大小有限、不可变的内存对象（“元组”）来应对这一需求，这些对象可以通过引用包含其他元组。

8.page fault in nonpaged area

元组不能就地修改，但有一条指令可以复制带有修改的元组这允许构建树结构，其行为类似于大型平面存储器通过访问在内部使用元组的库，应用程序可以使用诸如大型平面数组、键值存储等功能元组的语义使得创建元组的循环结构变得不可能，因此 AVM 实现可以通过使用引用计数的、不可变的结构来安全地管理元组。

9.虚拟机制

每个元组值的哈希只需要计算一次，因为内容是不可变的代码点代码的常规组织是存储指令的线性阵列，并需要保持指向下一条指令的程序计数器使用这种传统方法，证明执行指令需要对数时间和空间，因为必须提供Merkle证明来证明当前PC下的指令。

10.虚拟机设计与实现:以jvm为例

AVM使用这种传统的执行方法，但它增加了一个功能，使证明和证明检查需要恒定的时间和空间出于证明目的，“程序计数器”被替换为“当前代码点哈希”值，它是机器状态的一部分在正常执行中（当不需要证明时），实现通常只使用传统架构上的 PC 值。

但是，当需要证明时，证明者可以使用查找表来获取与任何相关 PC 对应的代码点哈希值