详解Rust Substrate框架中的Runtime

引言

Substrate 是一个区块链开发框架，它提供了一系列模块化和可扩展的组件，可以帮助开发人员快速构建自定义区块链。 Runtime 是 Substrate 区块链的核心部分，它定义了区块链的业务逻辑和状态转换规则。

Runtime 概述

Runtime 是一个 Wasm 程序，它运行在 Substrate 区块链的每个节点上。Runtime 包含了一组模块，每个模块都定义了一组特定的功能和接口。

一个典型的 Substrate Runtime 由以下部分组成：

• Runtime API：定义了外部调用 Runtime 的接口。
• Runtime 模块：定义了区块链的业务逻辑和状态转换规则。
• Runtime 库：提供了常用的数据结构和算法。

Runtime API。

下面是一个简单的 Runtime API 示例：

decl_runtime_apis! {
    pub trait TemplateApi {
        fn do_something(something: u32);
    }
}

在这个示例中，我们使用 decl_runtime_apis! 宏定义了一个 Runtime API TemplateApi。它包含一个函数 do_something，用来接收外部调用。

Runtime 模块：

定义了区块链的业务逻辑和状态转换规则。 Runtime 模块是 Substrate 区块链的基础模块，它定义了区块链的业务逻辑和状态转换规则。开发人员可以使用现有的模块来快速构建区块链，也可以开发自定义的模块来实现特定的功能。下面是一个简单的 Runtime 模块示例：

use support::{decl_module, decl_storage, decl_event, dispatch::Result};
use system::ensure_signed;

pub trait Trait: system::Trait {
    type Event: From<Event<Self>> + Into<<Self as system::Trait>::Event>;
}

decl_storage! {
    trait Store for Module<T: Trait> as TemplateModule {
        pub Something get(fn something): Option<u32>;
    }
}

decl_event!(
    pub enum Event<T> where AccountId = <T as system::Trait>::AccountId {
        SomethingStored(u32, AccountId),
    }
);

decl_module! {
    pub struct Module<T: Trait> for enum Call where origin: T::Origin {
        fn deposit_event() = default;

        pub fn do_something(origin, something: u32) -> Result {
            let who = ensure_signed(origin)?;
            <Something<T>>::put(something);
            Self::deposit_event(RawEvent::SomethingStored(something, who));
            Ok(())
        }
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个简单的 Runtime 模块 TemplateModule。它包含一个存储项 Something、一个调用函数 do_something 和一个事件 SomethingStored。存储项 Something 用来存储一个数值；调用函数 do_something 用来修改存储的数值；事件 SomethingStored 用来记录修改操作。

Runtime 库：

• 提供了常用的数据结构和算法。 Runtime 库是 Substrate 提供的一组常用库，它包含了许多常用的数据结构和算法。开发人员可以直接使用这些库来简化开发工作。下面是一个简单的使用 Runtime 库的示例：

use sr_primitives::traits::{BlakeTwo256, Hash};

let data = vec![1, 2, 3];
let hash = BlakeTwo256::hash(&data);

在这个示例中，我们使用了 Substrate 提供的 BlakeTwo256 哈希算法来计算数据的哈希值。

Runtime 升级

升级是区块链运营中非常重要的一个环节。随着区块链技术的不断发展，我们需要不断地对区块链进行升级，以支持新的功能和优化性能。 在 Substrate 中，我们可以通过热升级（hot upgrade）的方式来升级 Runtime。热升级可以在不停机的情况下完成 Runtime 的升级。我们只需要编写一个新的 Runtime 版本，然后通过调用 set_code 函数来将新的 Runtime 代码部署到链上即可。

总结

Substrate 的 Runtime 具有很多优点，例如模块化、可扩展性和可升级性等。开发人员可以使用 Substrate 提供的丰富的模块来快速构建自定义区块链，也可以通过热升级的方式来不断完善区块链的功能。

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