Substrate合约模块剖析

基本概念，substrate 合约与以太坊合约的一些联系与区别，上传合约代码 put_code 和实例化合约 instantiate 两个外部接口的实现。ChainX团队的这篇文章已经阐述过了： https://www.jianshu.com/p/ad1320ef9904

本文将介绍合约模块的第三个外部接口合约调用 call 的基本逻辑，并且会详细介绍下 substrate 关于合约收费的设计。

call ：调用合约

首先是调用了账户查找lookup，返回给dest的是AccountId。

接着主要是调用了bare_call这个函数，和instantiate一样走得是execute_wasm。ctx.call实际上调用的是 ExecutionContext::call。

execute_wasm.png

在ExecutionContext::call中，首先判断了调用深度，然后收取调用合约的gas费用，接着调用pay_rent收取存储空间的租用费用。代码在 srml/contracts/src/rent.rs，try_evict和pay_rent都是走try_evict_or_and_pay_rent。该函数涉及费用计算，因此在合约收费中介绍。支付rent费用后，若合约状态变更为tomestone，则直接返回错误信息。

如果value不为0的话，会调用transfer将value传给dest账户（不一定是合约账户 ）。

然后调用nested.overlay.get_code_hash(account)得到合约账户对应的合约哈希，根据dest_code_hash执行合约。nested.loader.load_main(&dest_code_hash)会得到包含合约的调用接口call的executable：load_main调用了load_code，它会比较 schedule 的版本，之前在 put_code的最后是写入了两个存储，一个是原始代码，一个是原始代码预处理后的 prefab_module。如果当前版本大于已经预处理好的版本， 那么需要重新预处理，否则直接返回已经存储的 prefab_module。load_init 最终返回 WasmExecutable 结构体 executable。

然后与合约部署时一样，将返回的 executable放到 WasmVm 执行 execute。通过call执行完相应函数后，进行合约账户的余额检查，如果低于账户存在的最小额，将合约删除。

如果一切顺利，OverlayAccountDb 进行 commit并且将延迟操作存入nested.deferred中。注意这里还没有正式写入存储。回到最外层的 execute_wasm，如果这里执行正确，DirectAccountDb 进行 commit，这里才是真正写到存储里面。然后又是正常的返回剩余 Gas，和执行延后的 runtime调用等等。

合约收费

存储收费

设计到存储收费的主要是在srml/contracts/src/rent.rs中的try_evict_or_and_pay_rent函数。

在instantiate时，我们传入了endowment这个值，令合约账户中拥有资产。根据合约账户的balance大小，可以根据RentDepositOffset计算得到一个免费的存储空间大小。计算公式为free_storage = balance / RentDepositOffset。

而如果合约大小超过了这个免费空间，那么需要按RentByteFee收费，该值的单位为每块每字节。所以需要支付的租用费用计算公式为：

rent = effective_storage_size(超过的空间) * RentByteFee * blocks_passed(距离上一次支付)。
可见，如果一个合约资产不足以完全存储合约代码，随着时间的流逝，最终它的资产会减少到无法维持Alive状态，从而变更为Tombstone，甚至被直接删除（太久未被调用）。这是一个合理的设计，使得runtime中不会存储太多合约，存储空间得到充分利用。

在我们instantiate_contract时，默认设置rent_allowance为balance能支持的最大值。该值会随着每次支付rent而逐渐减少。所以实际上，设置rent_allowance这个值也可以限制合约需要的资产门槛。

状态为tombstone的合约，在后面可以用状态为Alive的合约retore_to进行替换。注意，当合约状态变更为tombstone时，合约数据已经被删除，所以用该方法对依赖数据的合约进行更新是不可行的。

操作的gas费用

写在开头：所有的gas费用，在操作调用一开始，就根据两者（操作时传入的gas_limit和链设定的gas_price）的乘积，从发起交易者的账户中收取了，然后存在gas_meter这个gas“管家”中。当操作完成时，剩余的gas会调用refund_unused_gas(...)进行返还。

接下来对不同的操作，进行gas费用收取的剖析：

1. instantiate：根据schedule中设定的instantiate_base_cost。

   impl Token for ExecFeeToken {
    type Metadata = Config;
    #[inline]
    fn calculate_amount(&self, metadata: &Config) -> Gas {
        match *self {
            ExecFeeToken::Call => metadata.schedule.call_base_cost,
            ExecFeeToken::Instantiate => metadata.schedule.instantiate_base_cost,
        }
    }
   }
   gas_meter.charge(self.config, ExecFeeToken::Instantiate)
   

2. call：根据schedule中设定的call_base_cost。

   gas_meter.charge(self.config, ExecFeeToken::Call)
   

3. transfer：对不同的transfer_kind有不同的收取标准。费用标准在Config中设定，编写链的时候在impl contracts::Trait for Runtime{...}时写入相应的值。

   impl Token for TransferFeeToken> {
    type Metadata = Config;
   
    #[inline]
    fn calculate_amount(&self, metadata: &Config) -> Gas {
        let balance_fee = match self.kind {
            TransferFeeKind::ContractInstantiate => metadata.contract_account_instantiate_fee,
            TransferFeeKind::AccountCreate => metadata.account_create_fee,
            TransferFeeKind::Transfer => metadata.transfer_fee,
        };
        approx_gas_for_balance(self.gas_price, balance_fee)
    }
   }
   // 对不同操作进行gas收费
   if gas_meter.charge(ctx.config, token).is_out_of_gas() {
    return Err("not enough gas to pay transfer fee");
   }
   

Cause	收取标准
部署合约（Instantiate）	contract_account_instantiate_fee
Call时，dest账户不存在	account_create_fee
Call时，合约账户存在	transfer_fee

注意，Instantiate和Call时创建的账户是不同的，Instantiate创建的是合约账户，Call创建的是普通账户。

另外，在instantiate和call中，都会调用transfer。