容器概览
简介
在 ICP 上运行的智能合约是传统智能合约的进化版本。ICP 上的智能合约被称为容器，是将代码和数据结合在一起的计算单元。容器可以包含任意代码或数据，它可以用来提供网页服务、开发安全的消息应用，甚至实现去中心化的代币交易所。
容器具有一些特殊属性，允许开发人员构建可扩展的 Web3 服务。为了更好地理解这些属性，我们需要从不同角度去理解容器、以形成对其能力的完整图景。
- 以太坊开发人员可能将容器视为智能合约。
- 学术背景的人可能会将其与 Actor 和 Actor Model 联系起来。
- 系统工程师可能会联系到操作系统进程。
- 虚拟机专家则可能会认为是 WebAssembly 模块实例。
这些理解方式某种程度上都是正确的，综合起来它们共同构成了容器的全景图。接下来让我们逐一分析这些不同的理解。
容器作为智能合约
容器在很多方面类似于智能合约，容器的执行受到安全协议（在当前上下文是指 ICP 协议）的约束。在 ICP 上运行的容器是防篡改的，因为容器的状态只能通过在链上执行的消息来修改。而容器的状态可以通过 ICP 的链钥密码学进行审计和加密验证。对容器和以太坊智能合约的简要比较，可以参考该表格。
容器作为 Actors
从抽象的角度来看，容器与 Actors 有很多相似之处。容器遵循并发计算的 Actor 模式，并通过执行以下一项或多项操作来响应接收到的消息：
- 修改容器的私有状态。
- 向其他容器 (Actors) 发送消息。
- 创建更多的容器 (Actors)。
尽管容器只有一个执行线程，但可以同时执行多个容器。这是 ICP 的一个关键特性，并因此克服了其他智能合约平台的所面临的可扩展性问题。
容器作为操作系统进程
容器在很多方面类也似于操作系统进程。
- ICP 调度容器的执行，类似于操作系统调度进程。
- ICP 代表容器维护状态，例如容器的 cycles 余额、或对其他容器的未完成调用；这类似于操作系统代表进程维护状态，例如进程打开的文件描述符等。
- 容器不能直接修改其 cycles 余额，类似于操作系统进程不能直接修改其文件描述符表或操作外围设备。
ICP 为容器提供了 APIs，允许容器创建和管理其他容器，并向其他容器进行支付、或发送消息。
容器作为 WebAssembly 模块实例
容器是以 WebAssembly 模块的形式实现的，这使得开发者可以使用多种支持 WebAssembly 的编程语言编写容器、从而实现最大的互操作性。
一个容器即是一个完整的 WebAssembly 模块实例，具有自己的状态和执行堆栈。容器的内存使用正交持久性 (Orthogonal Persistence)，这使得容器存储数据对用户来说是透明的。容器的 WebAssembly 模块数据会被系统自动持久化，并在下次调度执行该容器时呈现。WebAssembly 模块本身与容器状态的其他部分一起存储。
深入容器
容器是 WebAssembly (Wasm) 程序，但容器在标准 Wasm 代码和内存之外还具有一些其他组件以实现：
- 存储持久数据；
- 与用户和其他 Canisters 进行通信；
- 并由 DAO 等实体进行管理；
等功能。下图简单描述了这些组件：
容器 ID
每个容器都有一个唯一的标识符，通常称为容器的地址或主体。当用户或容器向另一个容器发送消息时，它们在消息头中通过容器 ID 指定目标容器；然后系统将消息路由到目标容器，并将该消息添加到该容器的输入队列中。
输入队列
容器具有用于接收消息的队列。当容器被调度执行时，它会从队列中获取一条消息，并运行由该消息指定的对应的 Wasm 函数。函数的代码存储在容器的 Wasm 二进制文件中。在执行过程中，函数读取消息的有效载荷 (payload)，并修改存储在容器中的数据。
队列中消息的顺序取决于具体实现，不一定要是先进先出 (FIFO)。
容器的存储
容器可以使用两种类型的存储：Wasm 内存和稳定内存 (stable memory)。函数无需特别操作即可使用 Wasm 内存，这种内存会自动用于堆分配的对象。目前：
- Wasm 内存是 32 位，最大限制为 4GiB；
- 稳定内存则是 64 位，允许容器扩展到超过 4GiB。
您的代码可以通过调用有关稳定内存的系统函数（例如 stable64_read 和 stable64_write）来访问稳定内存。
Wasm 内存和稳定内存在某种意义上都是持久的，即系统在消息成功执行后会自动提交所有内存修改。反之如果消息执行失败，则不会提交更改。
在容器升级新的 Wasm 代码时，Wasm 内存和稳定内存之间的区别变得很重要：
- 容器升级会清除 Wasm 内存；
- 但容器升级会保留稳定内存，因此我们称之为稳定内存。
输出队列
在执行过程中，容器可能会向其他容器发送消息。在成功执行后，这些消息被排入容器的输出队列中。随后，ICP 将这些消息传递给目标容器进行处理。
容器之间的调用是基于消息实现的。每个调用由两个消息组成：
- 来自调用者到被调用者的调用消息；
- 来自被调用者到调用者的响应消息。
Cycles 余额
容器使用 cycles 来支付执行所需的费用。而执行的成本取决于执行的 Wasm 指令数量和类型。需要注意的是，不管执行是否成功，系统都会从容器的 cycles 余额中扣除已执行的费用。
控制者
只有容器的控制者才能对容器进行某些系统级操作，例如启动容器、停止容器、升级容器等。控制者主体的列表存储在容器中，用户和容器都可以成为控制者。
如果某个容器没有控制者，那么在某种意义上它是不可变的，即容器 Wasm 代码无法更改。
设置
容器还拥有其他多种可以由控制者修改的设置和标志。例如，控制者可以设置容器的冻结阈值，使其在 cycles 不足时变为冻结状态（在冻结状态下，容器不会执行消息、以减少 cycles 的消耗）。
了解更多设置，可以查看完整的容器设置列表。
容器的生命周期
编写
IC 接受并执行 WebAssembly (Wasm) 二进制格式的容器代码。通常开发者会使用高级语言编写代码，然后将其编译为 Wasm 二进制代码，进而部署到容器中。
部署
创建
开发者可以通过调用系统容器来在 IC 上创建一个空的容器。您可以在浏览器中通过的 NNS 前端 DApp、或者通过 dfx 命令行工具来完成容器创建。
在创建容器时，开发者可以指定容器的初始设置、并选择目标子网。当容器创建成功，开发者将获得该容器的 ID、并成为该容器的控制器。
安装
在完成代码编写和容器创建之后，接下来可以将 Wasm 代码安装到容器中。您可以通过调用系统容器的 install_code 方法，将 Wasm 二进制代码安装到指定容器中。同样 dfx 命令行工具也提供了相应的命令。
调用容器
当安装完成后，容器就可以接受并处理来自用户和其他容器的消息（调用）。只有容器的公开方法才能够被调用，这些公开方法对应于导出的 Wasm 函数、并且名称中带有 canister_update 或 canister_query 注解。
维护容器
某些更改容器状态的系统操作只能由容器的控制者执行，其中最重要的操作是安装容器的 Wasm 二进制代码。
在开发的初始阶段，容器通常由开发者控制，开发人员可以进行快速的迭代开发。随着容器逐渐成熟、并准备正式上线，容器的控制权可能转移到某个 DAO、以确保容器安全可靠。有关不同类型控制器的更多信息请访问这里。
由于 IC 使用反向 gas 模型，容器需要使用 cycles 来支付执行、存储和其他操作的费用。这意味着容器的控制者或用户必须确保容器不会耗尽 cycles。如果容器耗尽了所有的 cycles，它的 Wasm 二进制代码和存储数据都会被删除。
如果某个容器不再使用，容器的控制器可以删除该容器。IC 会确保该容器 ID 不会被重新分配给其他容器。
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