MOVE语言首个GAS设计：链上GAS花费计算方法解析

MOVE语言的早期版本原本计划在无GAS的环境下运行，因此并未为GAS机制做好准备。近期，某公链团队为其区块链设计了MOVE语言的首个GAS方案，这被称为一次"冒险"尝试。

在这个GAS方案中，制定团队阐述了设计原则、实施流程、GAS计算方法、后续调整机制，并表示欢迎社区提供建议。

GAS计量是许多区块链的基本概念，它抽象地定义了执行和存储链上交易所需的计算和存储资源量。GAS方案确定了链上所有执行操作的成本，用于计算交易执行期间的GAS花费。

实施流程

为了有效执行，该链上的流程包括：

1. 定义设计原则
2. 准备评估框架，确定每个执行操作的价格
3. 为Move建立GAS计量系统和安全GAS代数
4. 将上游GAS框架导入区块链
5. 使GAS框架具备存储感知能力
6. 进一步优化GAS方案

设计原则

1. 操作成本应与网络可用资源（如CPU、内存、网络、存储I/O和空间使用等）直接相关。随着技术和流程改进，GAS成本应相应降低。

2. GAS应由链上治理设置，并可无缝配置。

3. GAS可防止对网络固定资源的DoS攻击，并可根据网络情况通过治理迅速调整。

4. GAS价格应反映加速增长和保持区块链普及性的愿景。

5. 鼓励在设计中做出优秀选择，如优先考虑安全性、模块化和断言等。

GAS计算方法

用户提交交易时需指定两个数值：

• 最大GAS数量：用户愿意为执行交易支付的最大GAS单位数。
• GAS单位价格：以每单位GAS的八进制计算，1八进制=0.00000001原生代币。

交易执行过程中将收取：

1. 固定成本：基础费用加上大额交易的额外费用
2. 执行成本：用于执行Move指令
3. 读取成本：从持久存储读取数据的费用
4. 写入成本：将数据写入持久存储的费用

最终交易费用 = 消耗的GAS总量 × GAS单价

例如，一笔交易消耗670个GAS单位，用户指定的GAS单价为100 Octa/单位，则最终费用为670 × 100 = 67000 Octa = 0.00067原生代币。

如果交易执行中耗尽GAS，发送方将按最大GAS量收费，且所有更改将被撤销。

GAS方案详解

1. 基本配置

GAS方案包含一些与单个操作无关的组成部分，如交易大小和最大GAS单位。

2. 交易规模

大多数交易规模在千字节级别。Move模块发布可能达到几千字节，而某框架约为100KB。用户模块通常在4KB到40KB之间。初始交易规模设为32KB，后根据社区反馈调整为64KB，以简化应用开发。

过大的交易会增加网络带宽成本并可能影响性能。为平衡规模和可访问性，内存池可能会忽略过大的交易。

3. 最大GAS单位

GAS方案中的最大GAS单位定义了单个交易可执行的最大操作数。这与用户指定的最大GAS量不同。设置过高可能导致性能问题，如无限循环。目前，即使进行最大规模的框架升级，也仅使用了最大GAS单位（设为1,000,000）的不到90%。

4. 执行成本评估

团队使用基准框架和Valgrind分析工具评估执行成本，得出Move指令和原生函数的相对成本。通过考虑增强系统稳健性和安全性的编码范例，确定了最终执行的机器指令数量。

5. 存储成本

存储GAS计划考虑了数据访问的带宽、IOPS容量以及永久存储成本。访问任何状态项都涉及与验证区块链状态相关的成本。存储GAS费用计算公式为：

存储GAS费 = 项目费 + (字节费 × 字节数)

6. 读取、创建和写入操作

• 读取：最常见操作，根据磁盘IOPS和带宽容量校准费用。
• 创建：在状态存储中添加新项，成本最高，根据网络磁盘空间校准。
• 写入：更新现有项，字节费用与创建相同。

存储相关成本基于每笔交易评估，即使多次读/写同一资源，也只收取一次费用。

社区参与

作为社区项目，成员可以：

1. 指出GAS方案中不合理之处
2. 提出担忧并参与讨论
3. 对相关治理提案进行投票

GAS成本调整

GAS方案作为链上配置存储，可通过治理提案更改。它被设计为可扩展的，允许通过治理升级。随着技术进步和用户反馈，GAS参数可随时间调整。

复杂的GAS公式更改可能需要更新节点软件，并通过新的GAS特征标志区分。这需要节点运营商广泛采用新版本，并通过治理提案批准使用。

未来工作

作为MOVE语言的首个GAS框架，该设计为未来工作奠定了基础：

1. 降低执行成本：通过改进编译器和虚拟机效率。

2. 多维GAS计算：允许用户为执行和存储指定单独预算，实现更细粒度的最大GAS价格定义。

3. 缓解状态膨胀：探索每个项目TTL概念，在TTL到期时自动删除未访问的状态项目，以鼓励开发者清理链上数据。