程序执行

编译

Solana 使用 LLVM 将程序编译为包含 Solana 字节码格式 (sBPF) 的 ELF 二进制文件。ELF 二进制文件以可执行账户的形式存储在链上。

编写程序

Solana 程序主要使用 Rust 编写，可采用以下三种方式之一：

请参阅 Cross-Program Invocations，了解适用于上述各种方式的 CPI 概念和示例。

程序执行模型

处理交易时，运行时通过 process_message() 按顺序执行每条指令。对于每条指令，运行时将：

1. 准备指令上下文。 调用 prepare_next_top_level_instruction() 来映射指令的账户索引，设置签名者和可写标志，并配置 TransactionContext。

2. 检查预编译。 如果程序是 预编译，运行时将调用 process_precompile()， 该函数仍会通过 push() 和 pop() 压入和弹出栈帧， 但会绕过 sBPF 虚拟机和程序缓存查找，直接执行原生代码。

3. 压入栈帧。（步骤 3-6 发生在 InvokeContext::process_instruction() 和 process_executable_chain() 内部，由 process_message() 调用。）调用 push() 作用于 InvokeContext， 该操作会递增指令栈高度并强制执行重入规则：仅当直接调用者（指令栈当前栈顶的程序）与被调用程序相同时，程序才能重入自身。深层自递归（A -> A -> A）是允许的，但受栈深度限制约束。其他重入模式（例如 A 调用 B 再调用 A）将返回 InstructionError::ReentrancyNotAllowed。

4. 解析程序。 运行时调用 process_executable_chain() 来确定加载器。如果 program account 的所有者是 原生加载器， 则该程序是内置程序，其入口函数将直接从 ProgramCacheForTxBatch 中查找。如果所有者是某个 BPF 加载器（bpf_loader_deprecated、 bpf_loader、bpf_loader_upgradeable 或 loader_v4），则改为调用该加载器自身的内置入口点。

5. 执行 BPF 程序。 对于 BPF 程序， 加载器入口点 会从程序缓存中查找已编译的可执行文件。 execute() 函数随后将：

   • 将账户数据序列化到平坦参数缓冲区中
   • 创建包含栈、堆和内存区域的 sBPF 虚拟机
   • 运行已编译的代码，执行期间消耗计算单元。若超出预算，则返回 ComputationalBudgetExceeded。
   • 将账户数据从缓冲区反序列化回账户状态

6. 弹出栈帧。 调用 pop()， 验证指令未违反运行时的记账规则（lamport 余额已平衡、只读账户未被修改、账户数据大小在限制范围内）。

7. 累计计算单元。 指令消耗的计算单元通过 saturating_add 加入到交易总量中。

程序缓存

运行时维护一个全局 ProgramCache， 用于存储已验证和已编译的程序。它能感知分叉图，并处理部署可见性规则、驱逐策略以及 epoch 边界重新编译。

缓存条目类型

每个缓存程序都有一个 ProgramCacheEntryType， 用于决定其运行时行为：

可见性延迟

新部署或升级的程序不会立即生效。 DELAY_VISIBILITY_SLOT_OFFSET 常量为 1，这意味着在 slot N 中部署的程序将在 slot N+1 时生效。在部署 slot 期间，任何调用新版本的尝试都将返回 DelayVisibility，导致运行时报告"程序未部署。"

驱逐策略

缓存最多持有 MAX_LOADED_ENTRY_COUNT (512) 个已编译程序条目。当达到上限时，使用最少的程序将被驱逐至 Unloaded 状态。使用情况通过 tx_usage_counter （每次交易引用该程序时递增）和 latest_access_slot 进行跟踪。

Epoch 边界重新编译

如果某项功能激活在 epoch 边界处更改了 ProgramRuntimeEnvironments， 所有缓存的程序都将针对新环境进行 重新编译。

返回数据

程序可以通过 sol_set_return_data 系统调用设置返回数据。该数据存储在交易级别的 TransactionReturnData 结构体中，该结构体保存数据字节以及调用该系统调用的指令所属程序的 program_id。最大大小为 1,024 字节 (MAX_RETURN_DATA)。