EIP-1087: SSTORE操作的网络 gas 计量
| Authors | Nick Johnson (@arachnid) |
|---|---|
| Created | 2018-05-17 |
| Discussion Link | https://ethereum-magicians.org/t/eip-net-storage-gas-metering-for-the-evm/383 |
摘要
本 EIP 提议更改 EVM SSTORE 操作的 gas 收费方式，以减少在不必要的情况下过多的 gas 成本，并为合约存储启用新的用例。
动机
目前，SSTORE (0x55) 操作的收费方式如下：
- 将插槽从 0 设置为非 0 时，收取 20,000 gas
- 对于任何其他更改，收取 5,000 gas
- 当插槽从非 0 设置为 0 时，退还 10,000 gas。退款在交易结束时申请。
在单个更新被应用到交易中的存储值的情况下，这些 gas 成本已被确定为公平地反映了操作所消耗的资源。但是，对于执行多次更新的操作序列，这会导致过高的 gas 成本。
以下是一些例子来说明这个问题：
- 如果一个具有空存储的合约将插槽 0 设置为 1，然后再设置回 0，则将被收取
20000 + 5000 - 10000 = 15000gas，尽管此操作序列不需要任何磁盘写入。 - 一个具有空存储的合约将插槽 0 递增 5 次，将被收取
20000 + 5 * 5000 = 45000gas，尽管此操作序列所需的磁盘活动并不比单次写入多，而单次写入的收费为 20000 gas。 - 从账户 A 到账户 B 的余额转移，然后从 B 转移到 C，所有账户都具有非零的起始和结束余额，将花费
5000 * 4 = 20000gas。
解决此问题还将启用当前成本过高的新用例，其中一系列操作不会导致交易结束时存储的净变化。例如，用于防止重入的互斥锁，或在对同一合约的多次调用之间传递的上下文信息。一个这样的例子是 approveAndCall 操作，它允许在单个交易中发送到合约并调用合约，而无需为新的 token 标准更新该合约。
规范
EVM 进行了以下更改：
- 为每个交易维护一个“脏图”，跟踪当前交易中已修改的所有合约中的所有存储插槽。脏图的作用域与存储更新的方式相同，这意味着对稍后恢复的调用中对脏图的更改不会被保留。
- 当使用已包含的值写入存储插槽时，将扣除 200 gas。
- 当第一次更改存储插槽的值时，该插槽将被标记为脏。如果该插槽先前设置为 0，则扣除 20000 gas；否则，扣除 5000 gas。
- 当写入已在脏图中的存储插槽时，将扣除 200 gas。
- 在交易结束时，对于脏图中的每个插槽：
- 如果该插槽在交易前为 0 且现在为 0，则退还 19800 gas。
- 如果该插槽在交易前为非零值且其值未更改，则退还 4800 gas。
- 如果该插槽在交易前为非零值且现在为 0，则退还 15000 gas。
在这些更改之后，仅对存储插槽进行单个更改的交易将保留其现有成本。但是，进行多次更改的合约将看到显着降低的成本。重复动机部分中的示例：
- 如果一个具有空存储的合约将插槽 0 设置为 1，然后再设置回 0，则将被收取
20000 + 200 - 19800 = 400gas，低于 15000。 - 一个具有空存储的合约将插槽 0 递增 5 次，将被收取
20000 + 5 * 200 = 21000gas，低于 45000。 - 从账户 A 到账户 B 的余额转移，然后从 B 转移到 C，所有账户都具有非零的起始和结束余额，将花费
5000 * 3 + 200 - 4800 = 10400gas，低于 20000。
理由
我们认为，所提出的机制代表了在存储 gas 成本未反映节点承担的实际成本的情况下，降低存储 gas 成本的最简单方法。我们考虑并驳回了几种替代设计：
- 对
SSTORE操作收取 200 gas 的固定费用，并在交易结束时对新的或修改后的值收取额外的 19800 / 4800，这更简单，并且消除了对脏图的需求，但是将 gas 消耗的一个重要来源从 EVM 堆栈中移出，并在交易结束时应用，这可能会使调试复杂化，并降低合约限制被调用者 gas 消耗的能力，以及向 EVM 引入一种新机制。 - 为存储 gas 退款保留单独的退款计数器可以避免退款被限制为消耗 gas 的一半的问题（这里不需要），但是会增加跟踪此值的复杂性。
- 每次将存储插槽设置回其初始值时都退还 gas 会引入一种新机制（即时退款）并使调用其他合约的合约的 gas 计数复杂化；它还允许合约调用具有负执行成本的可能性。
向后兼容性
此 EIP 需要进行硬分叉才能实施。
对于此更改，任何合约都不应看到 gas 成本的增加，并且许多合约将看到 gas 消耗的减少，因此预计不会出现合约层面的向后兼容性问题。
测试用例
- 将 x 写入包含 0 的存储插槽，其中 x != 0（20k gas，无退款）
- 将 y 写入包含 x 的存储插槽，其中 x != y 且 x != 0（5k gas，无退款）
- 将 0 写入包含 x 的存储插槽，其中 x != 0（5k gas，10k 退款）
- 将 0 写入已包含零的存储插槽（200 gas，无退款）
- 将 x 写入已包含 x 的存储插槽，其中 x != 0（200 gas，无退款）
- 将 x，然后将 y 写入包含 0 的存储插槽，其中 x != y（20200 gas，无退款）
- 将 x，然后将 y 写入包含 0 的存储插槽，其中 x != y != z 且 x != 0（5200 gas，无退款）
- 将 x，然后将 0 写入包含 0 的存储插槽，其中 x != 0（20200 gas，19800 退款）
- 将 x，然后将 y 写入包含 y 的存储插槽，其中 x != y != 0（5200 gas，4800 退款）
- 在嵌套帧中，将 x 写入包含 0 的存储插槽，然后恢复发生写入的堆栈帧（20200 gas，无退款）
- 将 x，然后将 y 写入包含 y 的存储插槽，然后恢复发生写入的堆栈帧（5200 gas，无退款）
- 在嵌套帧中，将 x 写入包含 0 的存储插槽，然后返回，并将 0 写入该插槽（20200 gas，19800 退款）
实施
待定
版权
通过 CC0 放弃版权及相关权利。
Citation
Please cite this document as:
Nick Johnson (@arachnid), "EIP-1087: SSTORE操作的网络 gas 计量 [DRAFT]," Ethereum Improvement Proposals, no. 1087, May 2018. [Online serial]. Available: https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-1087.