Solana/账户模型/程序账户

Solana 上的程序账户就是一个部署了 solana 程序(智能合约)的账户. 程序部署完成后, 它就拥有一个"程序账户地址", 其他人可以通过这个地址来调用它. Solana 上的程序通常是用 rust 写的, 需要先编译成 bpf 字节码格式. 在之后的章节中我们将详细讨论 solana 上的智能合约, 现在先让我们专注于存储程序的容器, 也就是程序账户.

部署程序

作为一名老练的开发者, 我们已经在职业生涯中编写并运行过大量的 hello world 代码. 今天也不例外, 我们会尝试在 solana 网络上部署并运行一段简单的代码. 恰巧, pxsol 的资源目录中保存了一份 hello world 代码, 您可以通过以下命令下载它:

$ wget https://raw.githubusercontent.com/mohanson/pxsol/refs/heads/master/res/hello_solana_program.so

这个 hello_solana_program.so 文件, 这就是您的程序代码, 它将被上传到 solana 链上.

import pathlib
import pxsol

ada = pxsol.wallet.Wallet(pxsol.core.PriKey.int_decode(0x01))

program_data = pathlib.Path('hello_solana_program.so').read_bytes()
program_pubkey = ada.program_deploy(bytearray(program_data))
print(program_pubkey) # 3EwjHuke6N6CfWPQdbRayrMUANyEkbondw96n5HJpYja
print(pxsol.rpc.get_account_info(program_pubkey.base58(), {}))
# {
#     "data": [
#         "AgAAAKqeeWx5rwCATKoazfymul8X00alxPltuX+elp+32dxO",
#         "base64"
#     ],
#     "executable": true,
#     "lamports": 1141440,
#     "owner": "BPFLoaderUpgradeab1e11111111111111111111111",
#     "rentEpoch": 18446744073709551615,
#     "space": 36
# }

我们在代码中, 简单的使用 program_deploy() 即可将程序部署到 solana 网络上. 在上述例子里, 程序被部署在了地址为 3EwjHuke6N6CfWPQdbRayrMUANyEkbondw96n5HJpYja 的程序账户里.

程序账户的权限和状态

部署后的程序账户由 bpf upgradeable loader 拥有, 这个 loader 控制是否可以升级程序.

账户信息里的 executable 被标记为 true, 表示它是一个程序账户, 可以执行代码.

Solana 包含少量原生程序, 这些程序是运行验证器节点所必需的. 与第三方程序不同, 原生程序是 solana 网络的一部分. 我们之前提到的用于 sol 转账的 solana 系统程序, 以及 bpf upgradeable loader 都是 solana 原生程序.

此页面列举了 solana 当前存在的全部原生程序.

调用程序

Solana 里的程序就像是个链上工具人, 只要您发出合法的指令, 它就能帮你完成一些预设的基础活!

每次您要调用链上程序, 就要给它发送一个交易, 交易中包含一个指令, 指令的目标程序是它, 然后告诉它您想干嘛.

在我们的 hello_solana_program.so 程序里, 这个程序会向任何调用自己的用户发送一条"你好"的消息. 让我们试试调用它!

import base64
import pxsol

ada = pxsol.wallet.Wallet(pxsol.core.PriKey.int_decode(0x01))

rq = pxsol.core.Requisition(pxsol.core.PubKey.base58_decode('3EwjHuke6N6CfWPQdbRayrMUANyEkbondw96n5HJpYja'), [], bytearray())
tx = pxsol.core.Transaction.requisition_decode(ada.pubkey, [rq])
tx.message.recent_blockhash = pxsol.base58.decode(pxsol.rpc.get_latest_blockhash({})['blockhash'])
tx.sign([ada.prikey])
txid = pxsol.rpc.send_transaction(base64.b64encode(tx.serialize()).decode(), {})
pxsol.rpc.wait([txid])
r = pxsol.rpc.get_transaction(txid, {})
for e in r['meta']['logMessages']:
    print(e)

# Program 3EwjHuke6N6CfWPQdbRayrMUANyEkbondw96n5HJpYja invoke [1]
# Program log: Hello, Solana!
# Program log: Our program's Program ID: 3EwjHuke6N6CfWPQdbRayrMUANyEkbondw96n5HJpYja
# Program 3EwjHuke6N6CfWPQdbRayrMUANyEkbondw96n5HJpYja consumed 11759 of 200000 compute units
# Program 3EwjHuke6N6CfWPQdbRayrMUANyEkbondw96n5HJpYja success

在第二行输出, 我们收到了来自程序发出的 Hello, Solana! 消息.

Hello, Solana!

等等, 程序在那儿?

我们在部署程序后就立即查询了程序账户的信息, jsonrpc 接口返回信息如下:

{
    "data": [
        "AgAAAKqeeWx5rwCATKoazfymul8X00alxPltuX+elp+32dxO",
        "base64"
    ],
    "executable": true,
    "lamports": 1141440,
    "owner": "BPFLoaderUpgradeab1e11111111111111111111111",
    "rentEpoch": 18446744073709551615,
    "space": 36
}

但事情似乎有点不对劲. 程序账户里存储的数据 data 是不是有点...太少了? 毕竟我们程序的本体可是有足足 38936 字节那么大!

$ ls hello_solana_program.so
# -rwxrwxr-x  1 ubuntu ubuntu 38936 Sep 13  2024 hello_solana_program.so

实际上, 在这个例子里, 程序账户存储的是"程序元信息", 而不是程序代码本体!

因为历史原因, solana 支持两种部署模式:

模式	所有者	描述
不可升级程序	bpf loader	字节码直接存进程序账户的 data 里
可升级程序	bpf upgradeable loader	程序账户只是"壳子", 真正的字节码存放在另一个账户叫 program data account

不可升级程序在 solana 网络上已经事实上被弃用, 因此 pxsol 不再支持不可升级程序, 正因如此您部署的是一个可升级的 solana 程序, 这时候程序账户(就是你部署出来的那个地址)里的 data 其实并不直接存储整个 bpf 字节码, 而是一个指向 program data account 的"指针".

我们解码 data 数据 AgAAAKqeeWx5rwCATKoazfymul8X00alxPltuX+elp+32dxO, 得到:

import base64

data = base64.b64decode('AgAAAKqeeWx5rwCATKoazfymul8X00alxPltuX+elp+32dxO')
print(data.hex())
# 02000000aa9e796c79af00804caa1acdfca6ba5f17d346a5c4f96db97f9e969fb7d9dc4e

这个数据结构由 bpf upgradeable loader 管理, 格式大致是:

pub enum UpgradeableLoaderState {
    /// Account is not initialized.
    Uninitialized,
    /// A Buffer account.
    Buffer {
        /// Authority address
        authority_address: Option<Pubkey>,
        // The raw program data follows this serialized structure in the
        // account's data.
    },
    /// An Program account.
    Program {
        /// Address of the ProgramData account.
        programdata_address: Pubkey,
    },
    // A ProgramData account.
    ProgramData {
        /// Slot that the program was last modified.
        slot: u64,
        /// Address of the Program's upgrade authority.
        upgrade_authority_address: Option<Pubkey>,
        // The raw program data follows this serialized structure in the
        // account's data.
    },
}

• 02000000 表示当前的枚举类型索引.
• aa9e796c79af00804caa1acdfca6ba5f17d346a5c4f96db97f9e969fb7d9dc4e 表示的则是 program data 账户地址.

这一次, 我们查询 program data 的账户信息, 得到消息如下:

import pxsol

program_data_pubkey_byte = bytearray.fromhex('aa9e796c79af00804caa1acdfca6ba5f17d346a5c4f96db97f9e969fb7d9dc4e')
program_data_pubkey = pxsol.core.PubKey(program_data_pubkey_byte)

r = pxsol.rpc.get_account_info(program_data_pubkey.base58(), {})
print(r)
# {
#     "data": [
#         "AwAAACwBAAAAAAAAAUy...AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA==",
#         "base64"
#     ],
#     "executable": false,
#     "lamports": 543193200,
#     "owner": "BPFLoaderUpgradeab1e11111111111111111111111",
#     "rentEpoch": 18446744073709551615,
#     "space": 77917
# }

可以确认, hello_solana_program.so 的字节码确实直接塞在了 data 里.

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