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Guide d'optimisation Gas des smart contracts Ethereum : Goutte Coût de transaction et amélioration de l'efficacité
Guide d'optimisation des Gas pour les smart contracts Ethereum
Les frais de Gas sur le réseau principal Ethereum ont toujours été un problème épineux, surtout en période de congestion du réseau. Pendant les périodes de pointe, les utilisateurs doivent généralement payer des frais de transaction élevés. Par conséquent, il est crucial d'optimiser les frais de Gas lors de la phase de développement des smart contracts. L'optimisation de la consommation de Gas peut non seulement réduire efficacement le coût des transactions, mais aussi améliorer l'efficacité des transactions, offrant aux utilisateurs une expérience d'utilisation de la blockchain plus économique et efficace.
Cet article va présenter le mécanisme des frais de Gas de la machine virtuelle Ethereum (EVM), les concepts clés de l'optimisation des frais de Gas, ainsi que les meilleures pratiques pour optimiser les frais de Gas lors du développement de smart contracts. Nous espérons que ces éléments pourront inspirer et aider les développeurs, tout en permettant aux utilisateurs ordinaires de mieux comprendre le fonctionnement des frais de Gas de l'EVM, afin de faire face ensemble aux défis de l'écosystème blockchain.
Introduction au mécanisme des frais de Gas de l'EVM
Dans un réseau compatible avec l'EVM, "Gas" est l'unité utilisée pour mesurer la puissance de calcul requise pour exécuter des opérations spécifiques.
Dans la structure EVM, la consommation de Gas se divise principalement en trois parties : l'exécution des opérations, les appels de messages externes et les lectures et écritures de mémoire et de stockage.
Étant donné que l'exécution de chaque transaction nécessite des ressources de calcul, des frais sont donc facturés pour prévenir les boucles infinies et les attaques par déni de service (DoS). Les frais nécessaires pour effectuer une transaction sont appelés "frais de Gas".
Depuis l'activation de la fourche dure de Londres EIP-1559(), les frais de Gas sont calculés selon la formule suivante :
Frais de Gas = unité de Gas utilisée * ( frais de base + frais de priorité )
Les frais de base seront détruits, tandis que les frais prioritaires serviront d'incitation, encourageant les validateurs à ajouter des transactions à la blockchain. En définissant des frais prioritaires plus élevés lors de l'envoi d'une transaction, on peut augmenter la probabilité que la transaction soit incluse dans le prochain bloc. Cela ressemble à un "pourboire" que l'utilisateur paie aux validateurs.
Comprendre l'optimisation du Gas dans l'EVM
Lorsque vous compilez des smart contracts avec Solidity, le contrat est converti en une série d'"opcodes", c'est-à-dire des codes d'opération.
Toute opération de code, comme la création de contrats, l'appel de messages, l'accès au stockage de comptes et l'exécution d'opérations sur la machine virtuelle (, a un coût de consommation de Gas reconnu, ces coûts étant enregistrés dans le livre jaune d'Ethereum.
Après plusieurs modifications des EIP, le coût en Gas de certaines opcodes a été ajusté et peut différer de celui du livre jaune.
) Concepts de base de l'optimisation du Gas
L'idée centrale de l'optimisation des Gas est de privilégier les opérations à coût efficace sur la blockchain EVM, en évitant les opérations coûteuses en Gas.
Dans l'EVM, les opérations suivantes ont un coût relativement bas :
Les opérations à coût élevé comprennent :
Meilleures pratiques pour l'optimisation des frais de gaz EVM
Sur la base des concepts fondamentaux ci-dessus, nous avons élaboré une liste des meilleures pratiques d'optimisation des frais de Gas pour la communauté des développeurs. En suivant ces pratiques, les développeurs peuvent réduire la consommation de frais de Gas des smart contracts, diminuer le coût des transactions et créer des applications plus efficaces et conviviales.
![Optimisation des Gas pour les smart contracts Ethereum : les dix meilleures pratiques]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-b237228ebe933741fb60f2e8bcb38405.webp(
) 1. Essayez de réduire au minimum l'utilisation du stockage.
Dans Solidity, le stockage### est une ressource limitée, dont la consommation de Gaz est bien plus élevée que celle de la mémoire(. Chaque fois qu'un smart contract lit ou écrit des données dans le stockage, des coûts élevés en Gaz sont générés.
Selon la définition du livre blanc d'Ethereum, le coût des opérations de stockage est plus de 100 fois supérieur à celui des opérations en mémoire. Par exemple, les instructions OPcodesmload et mstore consomment seulement 3 unités de Gas, tandis que les opérations de stockage comme sload et sstore nécessitent au moins 100 unités, même dans les meilleures conditions.
Les méthodes pour limiter l'utilisation du stockage incluent :
![Optimisation du Gas des smart contracts Ethereum : dix meilleures pratiques])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-30f0bc370a7b9ca65f3d623c31262b76.webp(
) 2. Emballage des variables
Le nombre de slots de stockage ( utilisés dans les smart contracts ainsi que la manière dont les développeurs représentent les données auront un impact considérable sur la consommation de frais de Gas.
Le compilateur Solidity regroupe les variables de stockage consécutives lors du processus de compilation et utilise des emplacements de stockage de 32 octets comme unité de base pour le stockage des variables. Le regroupement des variables signifie organiser judicieusement les variables afin que plusieurs d'entre elles puissent tenir dans un seul emplacement de stockage.
Grâce à cet ajustement de détail, les développeurs peuvent économiser 20 000 unités de Gas. Stocker un emplacement de stockage inutilisé nécessite 20 000 Gas, mais maintenant, seul deux emplacements de stockage sont nécessaires.
Puisque chaque emplacement de stockage consomme du Gas, le regroupement des variables optimise l'utilisation du Gas en réduisant le nombre d'emplacements de stockage nécessaires.
![Optimisation des Gas pour les smart contracts Ethereum : Dix meilleures pratiques])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-995905cb414526d4d991899d0c2e6443.webp###
( 3. Optimiser les types de données
Une variable peut être représentée par plusieurs types de données, mais le coût des opérations correspondants varie selon les types de données. Choisir le type de données approprié aide à optimiser l'utilisation du Gas.
Par exemple, dans Solidity, les entiers peuvent être subdivisés en différentes tailles : uint8, uint16, uint32, etc. Comme l'EVM exécute des opérations par unités de 256 bits, l'utilisation de uint8 signifie que l'EVM doit d'abord le convertir en uint256, et cette conversion consommera du Gas supplémentaire.
Pris isolément, il est moins coûteux d'utiliser uint256 plutôt que uint8 ici. Cependant, cela change si l'on utilise l'optimisation de regroupement de variables que nous avons suggérée précédemment. Si les développeurs peuvent regrouper quatre variables uint8 dans un emplacement de stockage, alors le coût total de leur itération sera inférieur à celui de quatre variables uint256. De cette façon, le smart contract peut lire et écrire un emplacement de stockage en une seule fois et placer les quatre variables uint8 en mémoire/stockage en une seule opération.
![Optimisation du Gas des smart contracts Ethereum : les dix meilleures pratiques])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-55fcdb765912ef9cd238c46b1d248cff.webp(
) 4. Utiliser des variables de taille fixe à la place des variables dynamiques
Si les données peuvent être contrôlées dans 32 octets, il est recommandé d'utiliser le type de données bytes32 à la place de bytes ou strings. En général, les variables de taille fixe consomment moins de Gas que les variables de taille variable. Si la longueur des octets peut être limitée, choisissez autant que possible la longueur minimale entre bytes1 et bytes32.
5. Mappages et tableaux
Les listes de données de Solidity peuvent être représentées par deux types de données : les tableaux ( Arrays ) et les mappages ### Mappings (, mais leur syntaxe et leur structure sont complètement différentes.
Dans la plupart des cas, les mappings sont plus efficaces et moins coûteux, mais les tableaux sont itérables et prennent en charge le regroupement des types de données. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser des mappings en priorité lors de la gestion des listes de données, sauf si une itération est nécessaire ou si le regroupement des types de données peut optimiser la consommation de Gas.
![Optimisation des Gas pour les smart contracts Ethereum : Dix meilleures pratiques])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c566626ab499ef65d6f5089a2876ad3.webp###
( 6. Utiliser calldata au lieu de memory
Les variables déclarées dans les paramètres de la fonction peuvent être stockées dans calldata ou memory. La principale différence entre les deux est que memory peut être modifié par la fonction, tandis que calldata est immuable.
Rappelez-vous ce principe : si les paramètres de la fonction sont en lecture seule, il est préférable d'utiliser calldata plutôt que memory. Cela permet d'éviter des opérations de copie inutiles de calldata de la fonction vers memory.
![Optimisation du Gas des smart contracts Ethereum : les 10 meilleures pratiques])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c0701f9e09280a1667495d54e262dd2f.webp(
) 7. Utilisez autant que possible les mots-clés Constant/Immutable
Les variables Constant/Immutable ne sont pas stockées dans le stockage du contrat. Ces variables sont calculées au moment de la compilation et stockées dans le bytecode du contrat. Par conséquent, leur coût d'accès est beaucoup plus faible par rapport au stockage, il est recommandé d'utiliser les mots-clés Constant ou Immutable autant que possible.
8. Utiliser Unchecked en s'assurant qu'il n'y aura pas de débordement/sous-débordement.
Lorsque les développeurs peuvent s'assurer que les opérations arithmétiques ne provoqueront pas de dépassement ou de sous-dépassement, ils peuvent utiliser le mot-clé unchecked introduit dans Solidity v0.8.0 pour éviter des vérifications de dépassement ou de sous-dépassement inutiles, économisant ainsi des frais de Gas.
De plus, les compilateurs version 0.8.0 et supérieures n'ont plus besoin d'utiliser la bibliothèque SafeMath, car le compilateur lui-même a intégré des fonctionnalités de protection contre les dépassements et les sous-dépassements.
9. Optimiser le modificateur
Le code du modificateur est intégré dans la fonction modifiée, et chaque fois que le modificateur est utilisé, son code est copié. Cela augmente la taille du bytecode et augmente la consommation de Gas.
En restructurant la logique en une fonction interne _checkOwner(), il est possible de réutiliser cette fonction interne dans le modificateur, ce qui peut réduire la taille du bytecode et diminuer les coûts de Gas.
![Les dix meilleures pratiques d'optimisation du Gas pour les smart contracts Ethereum]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a141884dcdcdc56faff12eee2601b7b7.webp(
) 10. Optimisation de court-circuit
Pour les opérateurs || et &&, l'évaluation logique subira une évaluation par courts-circuits, c'est-à-dire que si la première condition peut déjà déterminer le résultat de l'expression logique, la deuxième condition ne sera pas évaluée.
Pour optimiser la consommation de Gas, il convient de placer les conditions à faible coût de calcul en premier, ce qui peut permettre de sauter des calculs coûteux.
Conseils généraux supplémentaires
1. Supprimer le code inutile
S'il existe des fonctions ou des variables non utilisées dans le contrat, il est conseillé de les supprimer. C'est la méthode la plus directe pour réduire les coûts de déploiement du contrat et maintenir la taille du contrat petite.
Voici quelques conseils pratiques :
Utilisez les algorithmes les plus efficaces pour effectuer des calculs. Si le contrat utilise directement les résultats de certains calculs, alors ces processus de calcul redondants devraient être supprimés. Essentiellement, tout calcul non utilisé devrait être supprimé.
Dans Ethereum, les développeurs peuvent obtenir des récompenses en Gas en libérant de l'espace de stockage. Si une variable n'est plus nécessaire, il est conseillé d'utiliser le mot-clé delete pour la supprimer ou de la définir sur sa valeur par défaut.
Optimisation des boucles : éviter les opérations de boucle coûteuses, fusionner les boucles autant que possible et déplacer les calculs répétitifs en dehors du corps de la boucle.
( 2. Utiliser des contrats précompilés
Les contrats précompilés offrent des fonctions de bibliothèque complexes, telles que les opérations de cryptage et de hachage. Comme le code ne s'exécute pas sur l'EVM mais localement sur les nœuds clients, il nécessite moins de Gas. L'utilisation de contrats précompilés peut permettre d'économiser du Gas en réduisant la charge de calcul requise pour exécuter les smart contracts.
Les exemples de contrats précompilés incluent l'algorithme de signature numérique par courbe elliptique )ECDSA( et l'algorithme de hachage SHA2-256. En utilisant ces contrats précompilés dans des smart contracts, les développeurs peuvent réduire les coûts de Gas et améliorer l'efficacité des applications.
) 3. Utiliser le code d'assemblage en ligne
L'assemblage en ligne ### in-line assembly ### permet aux développeurs d'écrire du code bas niveau mais efficace qui peut être exécuté directement par la EVM, sans avoir besoin d'utiliser des opcodes Solidity coûteux. L'assemblage en ligne permet également un contrôle plus précis de l'utilisation de la mémoire et du stockage, réduisant ainsi davantage les frais de Gas. De plus, l'assemblage en ligne peut exécuter certaines opérations complexes qui seraient difficiles à réaliser uniquement avec Solidity, offrant plus de flexibilité pour optimiser la consommation de Gas.
Cependant, l'utilisation de l'assemblage en ligne peut également apporter des vent