Посібник з оптимізації Gas для смартконтрактів Ethereum

Проблема з комісіями за газ в основній мережі Ethereum завжди була в центрі уваги, особливо під час перевантаження мережі. У пікові моменти користувачі часто повинні платити високі комісії за транзакції. Тому оптимізація витрат на газ на етапі розробки смартконтрактів є вкрай важливою. Оптимізація споживання газу не тільки ефективно знижує витрати на транзакції, але й підвищує ефективність транзакцій, забезпечуючи користувачам більш економічний та ефективний досвід у блокчейні.

Ця стаття огляне механізм Gas-кошту (EVM) в Ethereum, основні концепції оптимізації Gas-кошту та найкращі практики оптимізації Gas-кошту під час розробки смартконтрактів. Сподіваємось, що ці матеріали надихнуть розробників та нададуть практичну допомогу, а також допоможуть звичайним користувачам краще зрозуміти, як працюють Gas-витрати в EVM, щоб разом подолати виклики в екосистемі блокчейну.

Вступ до механізму плати за Gas в EVM

У мережах, сумісних з EVM, "Gas" є одиницею, що використовується для вимірювання обчислювальної потужності, необхідної для виконання певних операцій.

У структурі EVM витрати газу діляться на три частини: виконання операцій, виклики зовнішніх повідомлень, а також читання та запис пам'яті та зберігання.

Кожна транзакція вимагає обчислювальних ресурсів, тому стягується плата, щоб запобігти безкінечним циклам і атакам відмови в обслуговуванні (DoS). Плата, необхідна для завершення транзакції, називається "Gas 费".

З моменту набрання чинності EIP-1559, плата за газ розраховується за таким формулою:

Газова плата = кількість використаних одиниць газу * (базова плата + плата за пріоритет)

Базовий збір буде знищений, переважний збір буде використано як стимул, щоб заохотити валідаторів додавати транзакції до блокчейну. Встановлення вищого переважного збору може підвищити ймовірність швидкого пакетування транзакції. Це подібно до "чаю" для валідаторів.

Розуміння оптимізації газу в EVM

При компіляції смартконтрактів за допомогою Solidity, контракт перетворюється на ряд "операційних кодів". Кожен операційний код має визнану вартість споживання Gas.

Основні поняття оптимізації газу

Основою оптимізації Gas є пріоритетний вибір операцій з високою собівартістю на блокчейні EVM, уникаючи дорогих операцій з Gas.

Дешеві операції в EVM:

• Читати та записувати змінні пам'яті
• Читання констант і незмінних змінних
• Читати та записувати локальні змінні
• Читати змінну calldata
• Виклик внутрішніх функцій

Операції з високими витратами:

• Читати та записувати стан змінних, що зберігаються в смартконтрактах
• Виклик зовнішніх функцій
• Циклічна операція

Оптимізація витрат газу EVM: найкращі практики

1. Намагайтеся зменшити використання пам'яті

Витрати на зберігання операцій перевищують витрати на операції з пам'яттю більш ніж у 100 разів. Методи обмеження використання зберігання включають:

• Зберігайте непостійні дані в пам'яті
• Зменшити кількість змін у пам'яті: зберігати проміжні результати в пам'яті, а після завершення всіх обчислень, призначити результати змінним зберігання.

2. Упаковка змінних

Розумно організуйте змінні, щоб кілька змінних могли вписуватися в один сховище. Це може заощадити багато Gas.

3. Оптимізація типів даних

Вибір відповідного типу даних допомагає оптимізувати використання Gas. Наприклад, використання uint256 зазвичай є більш економним, ніж uint8, якщо тільки не вдасться упакувати кілька змінних uint8 в один слот пам'яті.

4. Використання змінних фіксованого розміру замість динамічних змінних

Якщо дані можна контролювати в межах 32 байтів, рекомендується використовувати тип даних bytes32 замість bytes або strings. Фіксовані змінні зазвичай споживають менше газу, ніж змінні змінного розміру.

5. Відображення та масиви

При управлінні списком даних переважно використовувати відображення, якщо не потрібно ітерувати або можна оптимізувати витрати Gas за допомогою упаковки типів даних.

6. Використовуйте calldata замість memory

Якщо параметри функції є тільки для читання, слід віддавати перевагу використанню calldata, а не memory. Це може запобігти непотрібному копіюванню даних.

7. Намагайтеся використовувати ключові слова Constant/Immutable якомога більше

Константні/незмінні змінні не зберігаються в сховищі контракту, вартість доступу є низькою.

8. Використовуйте Unchecked, щоб забезпечити відсутність переповнення/недостатності

Коли визначено, що арифметичні операції не призведуть до переповнення або недоповнення, можна використовувати ключове слово unchecked, щоб уникнути зайвих перевірок, тим самим заощаджуючи Gas.

9. Оптимізатор

Переписавши логіку модифікатора як внутрішню функцію, можна зменшити розмір байт-коду та знизити витрати на Gas.

10. Оптимізація короткого замикання

Для логічних операцій розміщення умов з низькою вартістю обчислень попереду може дозволити пропустити обчислення з високою вартістю.

Додаткові рекомендації

1. Видалити непотрібний код
2. Використання попередньо скомпільованих смартконтрактів
3. Обережно використовуйте вбудований асемблерний код
4. Розгляньте можливість використання рішень Layer 2
5. Використання інструментів і бібліотек оптимізації

Висновок

Оптимізація споживання Gas є важливим етапом для розробників, оскільки вона може мінімізувати витрати на транзакції та підвищити ефективність смартконтрактів. Дотримуючись найкращих практик, обговорених у цій статті, розробники можуть ефективно знизити споживання Gas контракту. Але під час оптимізації необхідно бути обережними, щоб не вплинути на безпеку смартконтракту.