Gavin Wood：XCM 第三部分 执行和错误管理

的前两篇文章中(介绍了XCM的设计和版本结构的基础知识。 本文对其基础设计和运行模式进行深入研究。 由于XCM基于一组非常高级的虚拟机(XCVM )指令集，希望这篇文章能帮助您熟悉该机器体系结构。

XCVM是一个高级、非Turing的完整虚拟机。 它不是基于堆栈而是基于寄存器，有几个专用寄存器，其中大部分具有高度结构化的数据。 与通用处理器不同，XCVM的寄存器不能自由设定为任意值，但有严密的机制来控制其变化。 除了与本地链的状态进行交互的方法(如With draw Asset和Deposit Asset命令)之外，没有其他“内存”。 没有循环的可能性，也没有明确的分支指令。

介绍了其中两个登记册。 可以暂时持有一个以上的资产，可以通过从本地链中提取资产进行填充，也可以从另一个链等可靠的外部来源接收资产。 以及来源登记册在执行开始时，该登记册具有共识系统的位置，可能从该系统当前的XCM执行起源，突变或完全消除到一个内部位置。

在其他寄存器中，三个与异常/错误管理有关，两个与跟踪执行权重有关。 这些将在这篇文章中进行说明。

执行模型

如上所述，没有明确条件的指令，或者可以在原句中循环多次执行相同的指令。 这使得预先确定的程序控制流程变得相当琐碎。 该属性用于确定XCM消息在执行点之前可以使用的执行时间(称为整个Substrate /Polkadot的权重)。

像Ethereum这样的图灵允许完全语言的系统，实际上无法从程序中直接计算最坏情况下的执行时间。 这起因于图灵的完整性。 他们通过让用户事先决定程序的执行资源来解决这个问题，在程序运行时测量它，如果超过支付的金额就会中断它。 在事务执行之前，事情可能会发生变化，从而导致权重不准确。 幸运的是，像XCVM这样的非Turing - Complete虚拟机可以避免这种测量和权重的需要。

权重

的权重通常表示为典型硬件执行特定操作所需的整数。 如Buy Execution命令所示，XCVM包含处理特定命令时的执行时间/权重的概念。

虽然没有权重测量，但是考虑到最终得到XCVM程序的可能性比最坏情况下的权重预测要小，所以有了称为剩余权重寄存器的寄存器。 因为我们能准确预测他们会占多少权重，所以大部分命令都不会碰它。 但是，最坏的情况下的权重预测是被高估的情况，有时也能知道只有在执行时才有多少。 通过跟踪原始权重被高估的数量并从帐户中减去原始权重，链可以优化块执行时间的配额，尽管XCM消息在块执行时间中所占的权重被高估了。

流量控制和例外情况

在此之前，XCVM的处理过程中隐含着其他两个寄存器，但了解这一点仍然很重要。 首先，有一个存储当前正在运行的XCVM程序的程序登记册。 其次是存储当前正在执行的指令索引的程序计数器。 如果程序寄存器发生变化，它将重置为零，并且每次成功执行的指令结束时都会添加一个。

写代码时，应对“异常”状况的能力很重要。 如果远程系统发生意外或实际上无法预测的情况，则只需要将报告发送回源并声明相同的内容，就需要对其进行管理。

虽然XCVM指令集不包含明确的公共分支指令，但其执行模型中确实内置了公共异常处理框架。 XVM还包含两个代码寄存器，每个代码寄存器都包含一个XCVM程序，如程序寄存器。 这两个寄存器称为附录寄存器和错误处理程序寄存器。 如果你熟悉几种流行语言的try/catch/finally异常系统，接下来要做的事情可能会提醒你很多。

如上所述，XCVM程序的执行按照上述各指令，一步一步执行。 如果按照这些命令运行到程序结束，将出现两种情况：程序结束成功或发生错误。 如果第一次执行成功，则会清除错误寄存器，并将该错误寄存器的重量添加到剩余的重量寄存器中。 附录的登记册也将被清除，其内容将被列入方案的登记册。 如果节目登记册空着，我们就停止。 否则，节目计数器将重置为零。 简单地说，放弃当前的程序和错误处理程序，开始执行附录程序(如果有)。

虽然这个功能本身并不有用，但是与发生错误时发生的情况结合起来很有用。 在此，还没有执行的指令的权重被追加到剩余的权重寄存器中。 清除“错误处理程序寄存器”，将其内容放入“程序注册器”，将“程序计数器”复位为零。 简单地说，抛出当前程序，开始执行错误处理程序。 因为没有清除附录寄存器，所以除非用错误处理程序复位，否则会在成功完成后执行。

由于结构原因，允许错误处理程序的任意“嵌套”。 如果需要，错误处理程序也可以有错误处理函数，附录可以有自己的附录。

有两个命令可以操作这些寄存器：设置备用项和设置错误处理程序。 正如您所料，一个设置了附录寄存器，另一个设置了错误处理程序寄存器。 各参数的预测权重比这些参数的权重稍大。 但是，在执行时，将被替换寄存器的XCM消息的权重追加到剩余的权重寄存器中，允许回收未使用的附录和错误处理程序的权重。

验证是否发生了

抛出错误

错误，然后自定义错误的特定方面可能会有帮助。 它在编写测试代码时使用，但最终可能会在活动链中找到用途，并非不可能。 可以使用命令Trap通过XCVM完成此操作。 抛出的错误类型共享名为Trap的错误。 指令和错误有整数参数，可以在抛出错误的人和外部观察者之间传递某些信息。

示例如下所示。

Trap会导致DepositAsset跳过最终的DepositAsset来执行错误处理程序，而1DOT (将减去执行成本后的值置于Parachain 2000的所有权之下)。 我们总是倾向于在错误处理程序的代码开头使用RefundSurplus。 因为，如果它正在运行，则所使用的预测权重(以及由此购买的权重)可能被高估了。

错误报告

能够引入处理错误的代码是非常有用的，但是通常要求XCM消息能够报告回原发件人。 我遇到了上一篇文章的Query Response命令。 这样，一个共识系统就可以报告另一个信息。 其余的可以通过某种方式插入XCM来访问此查询响应，然后发送给想要通知结果的人。

事实证明，只有名为Report Error的命令才能执行此操作。 它使用尚未遇到的寄存器工作。 错误寄存器。 错误寄存器是可选的类型。 可以设定或清除。 如果设定，则包含两种信息：数字索引和XCM错误类型。

其操作原理极其简单。 首先，每当一个指令发生错误，它总是被设置； 错误类型设定为该错误的类型，数值索引设定为程序计数器寄存器的值。 其次，仅在执行Clear Error命令时清除。 这个指令是绝对正确的指令之一——它决不允许自己引起错误这就是一切——设定好的时候，发生错误，清除掉的时候，你会发出相应的指令。

现在，您需要清楚地了解ReportError命令是如何工作的。 使用错误寄存器的内容创建查询响应命令，并将其发送到特定的目的地。 当然，执行前发生的错误会跳过指令。 因为执行首先跳转到Error Handler寄存器的代码，然后跳转到附录寄存器的代码。 但是，这个解决方法很简单。 将ReportError放入附录中，验证主代码是否正在运行，无论是否引起了运行错误。

让我们来看一个简单的例子。 我们将资产(1DOT )从继电器链传输到Statemint(parachain1000 )，在那里购买一些运行时间，将statemint作为储备。 我们把资产保管在Parachain 2000。 的“无错误报告”消息如下：

对于基本错误报告，请使用以下方法：

正如您所看到的，唯一的更改是引入了两个Set Appendix命令，以确保在中继链中报告Statemint和parachain 2000错误或缺失错误。 这假设中继链被设置为可以识别和处理来自Statemint和parachain 2000的查询响应消息，查询ID为42，权重限制为1000万。 令人高兴的是，这确实是电路板支持的，但超出了范围。

如果处理

资产陷阱

资产的程序发生错误(大多数程序需要通过Buy Execution支付执行费用，因此这样做可能会非常有问题)。 Buy Execution命令本身可能会导致错误。 重量限制可能不正确，或者支付的资产不足。 或者被送到资产无法有效处理的链条上。 在这些情况下，即使消息的XCVM运行结束，资产也会保留在Holding Register中，和其他寄存器一样，这些寄存器也是临时的，可能会被忘记。

XCM可以让链条完全避免这个损失。 这个机制分两个阶段工作。 首先，登记册中列出的资产即使得到批准也不会完全忘记。 如果XCVM停止时持有的登记册不为空，则会发行包含持有寄存器值这3个信息的事件。原产地登记册的原始值以及这2个信息的散列。 然后，XCM系统将这个哈希放在存储器上。 这个结构的这一部分称为资产陷阱(AssetTrap )。

索赔制度

该机制的第二步是可以要求持有登记册以前的内容。 实际上，这并不是为此目的而特别设计的，而是通过一个叫做Claim Asset的共同指令实现的。 在Rust中声明如下。

这个命令的名称可能会让人想起我们遇到的其他“资金”命令，如With draw Asset和Receive Teleported Asset。 如果是那样的话，那有很好的理由。 那是。 和其他人一样，尝试将资产(由这里的资产参数赋予)放入持有登记簿。 不会像With draw Asset那样减少账户的资产余额。 无论原始登记册的价值如何，Claim Asset都在寻找这些资产的有效索赔。 为了帮助系统找到有效的索赔，可以通过票证参数提供信息。 发现有效债权时，从链条中删除该债权，并将该资产登记在持有登记簿中。

什么构成索赔完全取决于链条本身。 不同的链可能支持不同类型的声明，使用Substrate可以很容易地组合在一起。 不过，正如您所料，我们已经准备了特别声明。 当然，这是以前删除的保持注册器的内容。

因此，让我们来看看这在实践中是如何起作用的。 我们用户paracha in 2000向Statemint发送消息，在该消息中，从其主权账户提取0.01 DOT进行收费，将100个单位的自己本地令牌的储备资产转移到Statemint的主权账户可能是这样的：

假设0.01 DOT就足够了，Statemint支持Parachain 2000本地资产的链式存款，那么这个应该可以正常工作。 但是，Statemint可能还没有建立起来承认parachain 2000的原生资产。 在这种情况下，Deposit Asset不知道如何处理资产，并引发错误。 在执行了通知parachain 2000的失败附录后，我们将保留100个parachain 2000的本地资产和可能的库存帐簿中的DOT。 假设费用只剩下0.005点，剩下的0.005点。

然后，Statemint的Pallet将记录新可索赔资产的事件，包括：

将向Paracha in 2000发送以下消息：

Parachain 2000在稍后阶段，如果确定Statemint可以接受本机资产的存款，则可以通过相当简单的方法收回这100台设备。

在这种情况下，不提供使用ticket参数搜索索赔的特殊信息。 对于资产捕获索赔，这通常是件好事，但对于其他类型的索赔，可能需要。

结论

在这篇文章中，我们希望更好地了解作为XCM基础的虚拟机，以及它们如何帮助您从意外情况中进行管理和恢复。 在本系列的下一篇文章中，您将了解如何改进XCM和格式，如何更深入地研究XCMRust的实现路径，以及如何为链提供更易于解释的功能。