Solana 系统变量详解

在 Solana 中，sysvar 是只读系统账户，它们使 Solana 程序能够访问区块链状态和网络信息。它们类似于 Ethereum 的全局变量，这些变量也使智能合约能够访问网络或区块链状态信息，但它们具有类似于 Ethereum 预编译的唯一公共地址。

在 Anchor 程序中，你可以通过两种方式访问 sysvars：要么使用 anchor 的 get 方法包装，或者将其视为你的 #[Derive(Accounts)] 中的账户，使用其公共地址。

并非所有 sysvars 都支持 get 方法，并且其中一些已被弃用（关于弃用的信息将在本指南中指定）。对于没有 get 方法的 sysvars，我们将使用其公共地址进行访问。

• Clock: 用于与时间相关的操作，例如获取当前时间或 slot 编号。
• EpochSchedule: 包含关于纪元调度的信息，包括特定 slot 的纪元。
• Rent: 包含租金比率和信息，例如保持账户免租的最低余额要求。
• Fees: 包含当前 slot 的费用计算器。费用计算器提供了有关在 Solana 交易中每个签名支付多少 lamports 的信息。
• EpochRewards: EpochRewards sysvar 保留了 Solana 中的纪元奖励分配记录，包括区块奖励和质押奖励。
• RecentBlockhashes: 包含活跃的最近区块哈希。
• SlotHashes: 包含近期 slot 哈希的历史记录。
• SlotHistory: 保留 Solana 中最近纪元内的可用 slot 数组，并在处理新 slot 时进行更新。
• StakeHistory: 维护整个网络的质押激活和停用记录，按纪元进行记录，并在每个纪元开始时更新。
• Instructions: 获取当前交易中序列化指令的访问权限。
• LastRestartSlot: 包含最后一次重启的 slot 编号（Solana 上一次重启的时间）或为零（如果从未发生过）。如果 Solana 区块链崩溃并重启，则应用程序可以使用此信息来确定它是否应等待事情稳定。

区分 Solana 的 slots 和 blocks。

slot 是一个时间窗口（大约 400 毫秒），在该窗口中，指定的领导者可以生成一个区块。一个 slot 包含一个区块（与 Ethereum 上相同类型的区块，即交易列表）。然而，如果区块领导者未能在该 slot 产生区块，则该 slot 可能不包含区块。其关系如下图所示：

尽管每个区块映射到恰好一个 slot，但区块哈希与 slot 哈希并不相同。当你在浏览器中单击一个 slot 编号时，则会打开带有不同哈希的区块详细信息，这一区别是显而易见的。

让我们看下图中来自 Solana 区块浏览器的一个例子：

图片中高亮的绿色数字是 slot 编号 237240962 ，而高亮的黄色文本是 slot 哈希 DYFtWxEdLbos9E6SjZQCMq8z242Yv2bVoj6dzwskd5vZ。下面高亮的红色的区块哈希是 FzHwFHDAXJBc55rpjShznGCBnC7DsTCjxf3KKAk6hk9T。

（其他区块详细信息已被裁剪）：

我们可以通过它们独特的哈希来区分区块和 slot，即使它们具有相同的数字。

作为测试，点击浏览器中的任何 slot 编号 在这里，你会注意到将打开一个区块页面。此区块的哈希将与 slot 哈希不同。

使用 get 方法访问 Solana Sysvars

如前所述，并非所有 sysvars 都可以使用 Anchor 的 get 方法进行访问。诸如 Clock、EpochSchedule 和 Rent 之类的 sysvars 可以通过此方法访问。

虽然 Solana 文档将 Fees 和 EpochRewards 列为可以通过 get 方法访问的 sysvars，但在最新版本的 Anchor 中这些已被弃用。因此，无法通过 get 方法在 Anchor 中调用它们。

我们将使用 get 方法访问并记录所有当前支持的 sysvars 的内容。首先，我们创建一个新的 Anchor 项目：

anchor init sysvars
cd sysvars
anchor build

Clock sysvar

要利用 Clock sysvar，我们可以调用 Clock::get()（我们在之前的教程中做过类似的事情）方法，如下所示。

在我们项目的初始化函数中添加以下代码：

pub fn initialize(ctx: Context<Initialize>) -> Result<()> {
    // 获取 Clock sysvar
    let clock = Clock::get()?;

    msg!(
        "clock: {:?}",
        // 获取 Clock sysvar 的所有详细信息
        clock
    );

    Ok(())
}

现在，运行对本地方的 Solana 节点的测试并检查日志：

EpochSchedule sysvar

在 Solana 中，纪元是大约两天的时间段。SOL 只能在纪元开始时质押或解除质押。如果你在纪元结束之前质押（或解除质押）SOL，则该 SOL 被标记为“激活”或“停用”，同时等待纪元结束。

Solana 在其关于 委托 SOL 的描述中详细说明了这一点。

我们可以使用 get 方法访问 EpochSchedule sysvar，类似于 Clock sysvar。

更新初始化函数，添加以下代码：

pub fn initialize(ctx: Context<Initialize>) -> Result<()> {
    // 获取 EpochSchedule sysvar
    let epoch_schedule = EpochSchedule::get()?;

    msg!(
        "epoch schedule: {:?}",
        // 获取 EpochSchedule sysvar 的所有详细信息
        epoch_schedule
    );

    Ok(())
}

再次运行测试，将生成以下日志：

从日志中，我们可以观察到 EpochSchedule sysvar 包含以下字段：

• slots_per_epoch 以黄色高亮显示，表示每个纪元的 slot 数量，这里是 432,000 个 slot。
• leader_schedule_slot_offset 以红色高亮显示，决定了下一个纪元的领导者调度的时间（我们在第 11 天讨论过这个）。它也设置为 432,000。
• warmup 以紫色高亮显示，是一个布尔值，指示 Solana 是否处于预热阶段。在此阶段，纪元开始较小，并逐渐增加大小。这有助于网络在重置后或早期阶段平稳启动。
• first_normal_epoch 以橙色高亮显示，标识可以拥有其 slot 数的第一个纪元，first_normal_slot 以蓝色高亮显示，则是开始此纪元的 slot。在此情况下，两者均为 0（零）。

我们看到 first_normal_epoch 和 first_normal_slot 为 0 的原因是测试验证器尚未运行两天。如果我们在主网（写作时）运行此命令，我们期待看到 first_normal_epoch 为 576 和 first_normal_slot 为 248,832,000。

Rent sysvar

我们再次使用 get 方法访问 Rent sysvar。

我们更新初始化函数，添加以下代码：

pub fn initialize(ctx: Context<Initialize>) -> Result<()> {
    // 之前的代码...

    // 获取 Rent sysvar
    let rent_var = Rent::get()?;
    msg!(
        "Rent {:?}",
        // 获取 Rent sysvar 的所有详细信息
        rent_var
    );

    Ok(())
}

运行测试后，我们得到这个日志：

Solana 的 Rent sysvar 具有三个关键字段：

• lamports_per_byte_year
• exemption_threshold
• burn_percent

lamports_per_byte_year 以黄色高亮显示，表示每年每字节所需的 lamports 数，以获得免租资格。

exemption_threshold 以红色高亮显示，是一个用于计算免租资格所需最低余额的乘数。在此示例中，我们看到需要支付 $3480 \times 2 = 6960$ lamports 每字节才能创建新账户。

其中 50% 的费用被烧毁（burn_percent 以紫色高亮显示），以管理 Solana 的通货膨胀。

“租金”的概念将在后面的教程中完整解释。

使用 sysvar 公共地址访问 Anchor 中的 Sysvars

对于不支持 get 方法的 sysvars，我们可以使用其公共地址进行访问。任何对此的例外将被指定。

StakeHistory sysvar

回想一下，我们之前提到过，该 sysvar 维护整个网络的质押激活和停用记录，按纪元进行记录。然而，由于我们正在运行一个本地验证器节点，因此此 sysvar 将返回空数据。

我们将通过其公共地址 SysvarStakeHistory1111111111111111111111111 访问此 sysvar。

首先，我们修改我们项目中的 Initialize 账户结构，如下所示：

#[derive(Accounts)]
pub struct Initialize<'info> {
    /// CHECK:
    pub stake_history: AccountInfo<'info>, // 为 StakeHistory sysvar 创建一个账户
}

我们要求读者现在将新的语法视为模板。/// CHECK: 和 AccountInfo 将在以后的教程中进行解释。对于好奇的人，<'info> 标记是一个 Rust 生命周期。

接下来，我们向 initialize 函数添加以下代码。

（对 sysvar 账户的引用将在我们的测试中作为事务的一部分传递。之前的示例中将它们构建到 Anchor 框架中）。

pub fn initialize(ctx: Context<Initialize>) -> Result<()> {
    // 之前的代码...

    // 访问 StakeHistory sysvar
    // 创建一个数组以存储 StakeHistory 账户
    let arr = [ctx.accounts.stake_history.clone()];

    // 为数组创建一个迭代器
    let accounts_iter = &mut arr.iter();

    // 从迭代器获取下一个账户信息（仍然是 StakeHistory）
    let sh_sysvar_info = next_account_info(accounts_iter)?;

    // 从账户信息创建一个 StakeHistory 实例
    let stake_history = StakeHistory::from_account_info(sh_sysvar_info)?;

    msg!("stake_history: {:?}", stake_history);

    Ok(())
}

我们不导入 StakeHistory sysvar，因为我们可以通过使用 super::*; import 进行访问。如果不是这种情况，我们将导入特定的 sysvar。

并更新测试：

import * as anchor from "@coral-xyz/anchor";
import { Program } from "@coral-xyz/anchor";
import { Sysvars } from "../target/types/sysvars";

describe("sysvars", () => {
  // 配置客户端以使用本地集群。
  anchor.setProvider(anchor.AnchorProvider.env());

  const program = anchor.workspace.Sysvars as Program<Sysvars>;

  // 创建 StakeHistory 公共密钥对象
  const StakeHistory_PublicKey = new anchor.web3.PublicKey(
    "SysvarStakeHistory1111111111111111111111111"
  );

  it("已初始化!", async () => {
    // 在这里添加你的测试。
    const tx = await program.methods
      .initialize()
      .accounts({
        stakeHistory: StakeHistory_PublicKey,
      })
      .rpc();
    console.log("你的交易签名", tx);
  });
});

现在，我们再运行一次测试：

正如前面提到的，它为我们的本地验证器返回空数据。

我们还可以通过将我们的 StakeHistory_PublicKey 变量替换为 anchor.web3.SYSVAR_STAKE_HISTORY_PUBKEY 从 Anchor TypeScript 客户端获得 StakeHistory sysvar 的公共密钥。

RecentBlockhashes sysvar

如何访问该 sysvar 在我们的 上一篇教程 中讨论过。请记住，它已被弃用，并且支持将被丢弃。

Fees sysvar

Fees sysvar 也已被弃用。

Instruction sysvar

此 sysvar 可用于访问当前交易的序列化指令以及该交易的一些元数据。我们将在下面演示这一点。

首先，我们更新导入内容：

#[program]
pub mod sysvars {
    use super::*;
    use anchor_lang::solana_program::sysvar::{instructions, fees::Fees, recent_blockhashes::RecentBlockhashes};
    // 其余代码
}

接下来，我们将 Instruction sysvar 账户添加到 Initialize 账户结构：

#[derive(Accounts)]
pub struct Initialize<'info> {
    /// CHECK:
    pub stake_history: AccountInfo<'info>, // 为 StakeHistory sysvar 创建一个账户
    /// CHECK:
    pub recent_blockhashes: AccountInfo<'info>,
    /// CHECK:
    pub instruction_sysvar: AccountInfo<'info>,
}

现在，修改 initialize 函数，使其接受一个 number: u32 参数，并添加以下代码到 initialize 函数中。

pub fn initialize(ctx: Context<Initialize>, number: u32) -> Result<()> {
    // 之前的代码...

    // 获取 Instruction sysvar
    let arr = [ctx.accounts.instruction_sysvar.clone()];

    let account_info_iter = &mut arr.iter();

    let instructions_sysvar_account = next_account_info(account_info_iter)?;

    // 从指令 sysvar 账户加载指令详细信息
    let instruction_details =
        instructions::load_instruction_at_checked(0, instructions_sysvar_account)?;

    msg!(
        "此交易的指令详细信息: {:?}",
        instruction_details
    );
    msg!("数字是: {}", number);

    Ok(())
}

与先前的 sysvar 不同，在此示例中，我们使用 load_instruction_at_checked() 方法来检索 sysvar。该方法要求指令数据索引（在此情况下为 0）和指令 sysvar 账户作为参数。

更新测试：

import * as anchor from "@coral-xyz/anchor";
import { Program } from "@coral-xyz/anchor";
import { Sysvars } from "../target/types/sysvars";

describe("sysvars", () => {
  // 配置客户端以使用本地集群。
  anchor.setProvider(anchor.AnchorProvider.env());

  const program = anchor.workspace.Sysvars as Program<Sysvars>;

  // 创建 StakeHistory 公共密钥对象
  const StakeHistory_PublicKey = new anchor.web3.PublicKey(
    "SysvarStakeHistory1111111111111111111111111"
  );

  it("已初始化!", async () => {
    // 在这里添加你的测试。
    const tx = await program.methods
      .initialize(3) // 调用 initialize 函数，参数为数字 `3`
      .accounts({
        stakeHistory: StakeHistory_PublicKey, // 将 StakeHistory sysvar 的公共密钥传递到指令所需的账户列表中
        recentBlockhashes: anchor.web3.SYSVAR_RECENT_BLOCKHASHES_PUBKEY, // 将 RecentBlockhashes sysvar 的公共密钥传递到指令所需的账户列表中
        instructionSysvar: anchor.web3.SYSVAR_INSTRUCTIONS_PUBKEY, // 将 Instruction sysvar 的公共密钥传递到指令所需的账户列表中
      })
      .rpc();
    console.log("你的交易签名", tx);
  });
});

并运行测试：

如果我们仔细检查日志，可以看到程序 ID、sysvar 指令的公共密钥、序列化数据和其他元数据。

我们还可以在序列化指令数据和我们自己的程序日志中看到数字 3，以黄色箭头高亮显示。高亮的红色序列化数据是 Anchor 注入的一个鉴别器（我们可以忽略它）。

练习: 访问 LastRestartSlot sysvar

SysvarLastRestartS1ot1111111111111111111111，使用上述方法。请注意，Anchor 没有此 sysvar 的地址，因此你需要创建一个 PublicKey 对象。

当前版本 Anchor 中无法访问的 Solana Sysvars。

在当前版本的 Anchor 中，无法访问某些 sysvars。这些 sysvars 包括 EpochRewards、SlotHistory 和 SlotHashes。当尝试访问这些 sysvars 时，会导致错误。

了解更多

请参见我们的 Solana 课程 获取更多 Solana 教程；本教程是该课程的一部分。

最初发布日期：2024 年 2 月 19 日

• 原文链接： rareskills.io/post/solan...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～