“柏林”硬分叉将在4月15日激活,该硬分叉所包含EIP中的两个都会影响事务的Gas开销。本文会解释“柏林”激活之前,一些操作码的Gas消耗量是如何计算的,而EIP-2929对此有何影响,以及,2930引入的访问清单功能应如何使用。
摘要
这篇文章很长,你要是只想知道结论,看完这部分就可以把网页关掉了:
柏林硬分叉改变了某些操作码的Gas开销。如果你在自己的应用中硬编码了一些操作可使用的Gas数量,这些操作可能会卡死。如果真的出现了这种情况,而你的智能合约又是没法升级的,用户就需要使用“访问清单”功能来使用你的应用。
访问清单功能可略微减少Gas开销,但有些时候也可能会提高总的Gas消耗量。
geth客户端引入了一种新的RPC方法,叫做?eth_createAccessList?来简化访问清单的生成。
“柏林”升级以前的Gas开销
EVM所执行的每一个操作码都有一个对应的Gas消耗量。大部分操作码的消耗量都是固定的:PUSH1?总是消耗3gas,而?MUL?消耗5gas,等等。有一些操作码的消耗量是可变的:举个例子,SHA3?操作码的开销由输入值的长度决定。
我们先了解?SLOAD?和?SSTORE?操作码,因为这两个操作码受“柏林”影响最大。后面我们会再谈谈那些以地址为目标的操作,比如所有的?EXT*?类操作码和?CALL*?类操作码,因为它们的Gas开销也被改变了。
一小时前Apecoin团队从金库分配中领取了460万枚APE:金色财经报道,据Token Unlocks监测,一小时前,Apecoin团队最近从金库分配中领取了460万枚APE(价值814万美元)该钱包可容纳460万枚APE。(附:一小部分APE被转移到bulletinbored.eth,该地址目前持有15,855枚APE)。[2023/8/1 16:11:19]
“柏林”以前的?SLOAD
在EIP-2929实施前,SLOAD?开销的计算方式很简单:总是消耗800gas。所以,也没啥可展开的。
“柏林”以前的?SSTORE
要讲到Gas消耗量的计算,SSTORE?操作码可能是最复杂的了。因为消耗多少取决于该存储项槽当前的值、要写入的新值、该存储项是否已经修改过。我们只会分析少数几种场景,了解个大概。如果你想了解更多,请阅读本文末尾所附的EIP链接。
如果存储项的值从0改为1,Gas消耗量是20000
如果存储项的值从1改为2,Gas消耗量是5000
如果存储项的值从1改为0,消耗量也是5000,但你会在事务执行结束后获得gas补贴。我们这里也不讨论gas返还机制,因为它不会受到柏林的影响
在一笔事务中,如果存储项已不是第一次修改,则后续每一次?SSTORE?都消耗800gas
Coinbase CEO:正在与美国CFTC合作以尽快推出衍生品平台:3月14日消息,Coinbase首席执行官Brian Armstrong在最近一期Bankless播客采访中表示,Coinbase的质押计划不是证券,因此会在法庭上为质押机制进行辩护并捍卫其权益。此外,Brian Armstrong还透露Coinbase正在考虑选择几种衍生品,该交易所此前一直在和美国商品期货交易委员会(CFTC)合作,以推动其衍生品平台尽快上线运作起来,这也将成为美国加密市场的一件大事。[2023/3/14 13:03:24]
细节在这里并不重要,重要的是,SSTORE?是昂贵的,具体消耗多少gas则依赖于多个因素。
EIP-2929之后的Gas消耗量
EIP-2929改变了所有这些数值。但在展开之前,我们要先谈谈该EIP引入的一个重要概念:被访问过的地址和被访问过的存储项的键。
当一个地址或者一个存储项的键,在一笔事务中被“使用过”之后,在该笔交易余下的执行过程中,这个地址都会被当成“已被访问过的”。举个例子,如果你在一笔事务中?CALL?另一个合约,那么该合约的地址就会被标记为“访问过的”。类似地,如果你?SLOAD?或者?SSTORE?过一些存储项槽,在该笔事务余下的执行过程里,这些槽也会被当成已经访问过的。到底用的哪个操作码是没有关系的,即使你只?SLOAD?过某个槽,接下来使用?SSTORE?时该槽也会被当成已访问过的。
过去一周NFT市场OpenSea交易额超1亿美元,涨幅超40%:金色财经报道,据Dapprader数据显示,过去一周NFT市场回暖推动OpenSea交易额达到1.0345亿美元,涨幅为42.29%,在所有NFT市场中位列第一。NFT市场Blur交易额达到5892万美元,涨幅约28.25%排名第二,Magic Eden交易额约为2892万美元,涨幅21.9%位列第三。[2023/1/10 11:02:58]
注意:存储项的键是“内在于”某些地址中的,一如该EIP所解释的:
执行事务时,保持一个集合:accessed_addresses:Set?以及?accessed_storage_keys:Set]
也就是说,当我们说某个存储槽已被访问过了,我们的实际意思是:(address,storageKey)?已被访问过了。
搞清楚了这个概念,我们来谈谈新的Gas消耗量计算模式。
“柏林”以后的?SLOAD
升级前,SLOAD?的Gas消耗量是固定的800。但升级后,Gas消耗量要看这个存储槽是否已经被访问过。还没访问过的,消耗量就是2100gas;访问过的,就是100gas。所以,如果某个存储项槽已经在“已访问过的存储项键`的集合里了,就可以省掉2000gas。
“柏林”以后的?SSTORE
我们逐个逐个对比下,在EIP-2929实施后,上面的几个例子会发生什么样的变化:
Frax Finance已上线以太坊流动性质押代币frxETH:10月21日消息,算法稳定币协议Frax Finance已上线frxETH,支持铸造和质押/解押功能。截至目前已铸造超过1655枚frxETH。
据此前报道,Frax Finance将在两周内公开其在以太坊上的流动性质押协议。此次发布将允许用户质押ETH并获得流动衍生代币Frax Ether(frxETH),旨在释放所质押代币的价值。该衍生品将反映ETH的价格,并可在其他DeFi协议上自由交易。[2022/10/21 16:34:36]
如果存储项的值从0改为1,Gas消耗量是20000
如果该存储项键还未访问过,消耗22100gas
若已访问过,消耗20000gas
如果存储项的值从1改为2,Gas消耗量是5000
如果该存储项键还未访问过,消耗5000gas
若已访问过,消耗2900gas
如果存储项的值从1改为0,消耗量保持不变,gas返还机制也不变
在一笔事务中,如果存储项已不是第一次修改,则后续每一次?SSTORE?都消耗100gas
由此可见,如果某个槽此前已访问过,则对它的第一次?SSTORE?操作会节约2100gas。
汇总一下
上面的文字实在啰嗦,我们就直接做一张表,把上面提到的值都汇总一下:
美国吉他制造商Fender与Meta合作推出音乐元宇宙Stratoverse:6月23日消息,美国吉他制造商Fender与Meta合作推出了一个音乐元宇宙空间Fender Stratoverse,内置于Meta的VR社交平台Horizon Worlds中,用户可以探索一个吉他形状的岛屿,其中包含一些互动游戏和活动。
用户可探索岛上的琴颈、琴身和琴头并收集不同的独特音频,完成寻宝游戏还可解锁定制可穿戴设备。(Guitar World)[2022/6/23 1:26:34]
注意看最后一行:此时已不再需要区分它到底有没有被访问过,因为,如果此前已写入,则必定已被访问过。
EIP-2930:可选“访问清单”的事务类型
另一个“柏林”升级包含的EIP是2930。该EIP加入了一种新的类型的事务,可以在事务的负载中包含一个“访问清单”,意思是,你可以在事务执行前就声明哪些地址和存储槽应被认为是“访问过的”。举个例子,对一个未访问过的槽执行?SLOAD?需要耗费2100gas,但如果该存储槽被包含在了事务的“访问清单”中,则操作的消耗量机会降为100gas。
但如果只要地址和槽被当成“已访问过的”就可以降低操作的Gas消耗量;而访问清单可以把地址和槽标记为“已访问过的”;那岂不是说我们可以把这些东西都放在访问清单中,来获得Gas消耗量的减免?真棒,天赐Gas!
额,并不完全如此,因为你每添加一个地址或存储项键,都要支付额外的Gas。
举个例子。假如我们要向合约?A?发送了一条事务。我们编写了一条这样的访问清单:
这是不是说,每次使用访问清单我们都能节省gas呢?很遗憾,也不是,因为在访问清单中填入地址也需要支付gas。
访问过的地址
迄今为止,我们只讨论了?SLOAD?和?SSTORE?操作码,但“柏林”升级还改变了别的操作码。举个例子,CALL?操作码原来的Gas消耗量为固定的700,但2929实施后,如果所调用的地址不在访问清单中,消耗量将提高到2600;如果在,则降低为100。而且,就像访问过的存储键一样,到底哪个操作码访问过那个地址并不重要(比如,如果用户最先调用的是?EXTCODESIZE,这一个操作的消耗量是2600,但后续的调用,只要是对同一个地址的,无论是?EXTCODESIZE、CALL?还是?STATICCALL?,都只消耗100gas。
那个这个设计对带有访问清单的事务有何影响?假设我们向合约A发送一条交易,而合约A调用了合约B,而我们在访问清单中写入这样的内容:
我们首先需要为在这条事务的访问清单中加入这个地址支付2400gas,但对B使用的第一个操作码就只需要消耗100gas而不是2600gas,这就剩下了100gas。如果B也需要使用其存储项,我们又知道它将使用哪个键,我们也可以把这些键包含在访问列表中,然后为每个键的操作省下100或200gas。
但为啥我们要加多一个合约来举例子?我们不是可以这样写吗?
你当然可以这样做,但不值得,因为EIP-2929指明了你一开始调用的合约必定会被包含在?accessed_addresses?列表中,所以你就是额外花了2400gas,什么好处都没得到。
所以,回头看我们上面举的例子:
这样做其实是浪费,除非你在里面加多几个存储项键。如果我们假设所有的存储项键的第一个操作都是?SLOAD,那你要至少24个键,才能赚回来。
而且,如你所见,自己一五一十地分析这些因素、手动生成访问清单,显然是极其繁琐而令人崩溃的事。好在,还有更好的办法。
eth_createAccessList?RPC方法
Geth客户端开始将包含一个新的?eth_createAccessList?RPC方法,你可以用它来生成访问清单,就像使用?eth_estimateGas?一样,只不过返回的不是Gas消耗量估计,而是形如这样的数据:
我估计随着时间推移,我们会越来越知道怎么利用这个功能,但我个人估计,方法的伪代码形式会像这样:
防止合约变砖
值得提醒,访问清单功能的主要目的不是节省Gas。如该EIP自身所述:
缓解由EIP-2929带来的合约变砖风险,因为事务可以预先指定、预先支付自身尝试范文的账户和存储槽,因此,在实际的执行中,SLOAD和EXT*操作码都只会消耗100gas:这个值低到既足以防止2929打破某些合约,也可以“解封”被EIP-1884封印的合约。
原本,只要一个合约预设了执行的Gas开销,操作码的Gas消耗量变动就有可能导致它变砖。比如,如果一个合约预设另一个合约的?someFunction?只会用到34500gas,因此总是用?someOtherContract.someFunction{gas:34500}()?调用那个合约,这个合约就有可能变砖。但只要你在事务中添加合适的访问清单,这个合约就还能工作。
自己验证
如果你想自己测试一下,克隆这个仓库,这里面有很多例子,可以使用Hardhat和Geth客户端来运行。请仔细阅读README。
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