Solana[part2]_Solana开发入门

虚拟机

Solana的执行环境与其他区块链存在显著差异，其虚拟机架构是实现高吞吐量的核心基础之一：

• EVM（Ethereum Virtual Machine）：以太坊等区块链采用的虚拟机，基于栈式架构，Solana不直接支持EVM，但可通过跨链桥或兼容层（如Neon EVM）实现EVM合约迁移。
• WASM（WebAssembly）：通用二进制指令格式，Solana早期曾考虑采用，但最终选择了更轻量的方案。
• Sealevel VM：Solana原生虚拟机，支持并行执行（区别于EVM的串行执行），是Solana高TPS（每秒交易数）的关键，可同时处理数千个独立合约调用。
• BPF扩展指令集：Sealevel VM基于BPF（Berkeley Packet Filter）扩展，具有高效、安全、低资源占用的特点，适合区块链场景的沙箱执行环境。

项目搭建

1. Native Rust开发（原生开发方式）

直接使用Rust编写Solana合约，适合深入理解底层机制。

环境准备

• 安装Rust：curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
• 安装Solana CLI：sh -c "$(curl -sSfL https://release.solana.com/v1.18.4/install)"（版本号可按需更新）
• 配置网络：solana config set --url https://api.devnet.solana.com（使用devnet测试网）
• 获取测试网SOL（用于支付gas）：solana airdrop 1（每次最多1 SOL，不足可重复申请）

步骤详解

1. 创建项目

   cargo new --lib native-rust && cd native-rust
   cargo add solana-program  # 添加Solana合约核心依赖

2. 修改编译配置
   编辑Cargo.toml，指定输出为动态链接库（Solana合约要求）：

   # 顶部添加（解决edition2024兼容问题）
   cargo-features = ["edition2024"]
   
   [package]
   name = "native-rust"
   version = "0.1.0"
   edition = "2024"  # 需与cargo-features对应
   
   [lib]
   crate-type = ["cdylib", "lib"]  # 输出为动态链接库
   
   [dependencies]
   solana-program = "1.18.0"  # 建议指定明确版本

3. 编写基础合约
   编辑src/lib.rs，实现合约入口函数（Solana合约必须包含entrypoint!宏定义的入口）：

   use solana_program::{
       entrypoint,
       account_info::AccountInfo,
       entrypoint::ProgramResult,
       msg,  // 用于日志输出（链上可见）
       pubkey::Pubkey,
   };
   
   // 定义入口函数
   entrypoint!(process_instruction);
   
   /// 合约核心逻辑
   /// 参数说明：
   /// - program_id: 合约本身的公钥
   /// - accounts: 本次交互涉及的账户列表
   /// - instruction_data: 传入的指令数据（二进制）
   fn process_instruction(
       program_id: &Pubkey,
       accounts: &[AccountInfo],
       instruction_data: &[u8],
   ) -> ProgramResult {
       // 链上日志（可通过solana logs查看）
       msg!("Hello Solana!");
       msg!("Program ID: {}", program_id);
       msg!("Accounts involved: {:?}", accounts.len());
       msg!("Instruction data length: {}", instruction_data.len());
       
       Ok(())  // 返回成功结果
   }

4. 构建合约
   使用Solana的BPF编译器编译（生成.so文件）：

   cargo build-sbf  # 编译为Solana兼容的BPF格式

   编译成功后，输出文件路径：target/sbpf-solana-solana/release/native_rust.so

5. 部署与验证

   • 部署到测试网：

     solana program deploy target/sbpf-solana-solana/release/native_rust.so

     部署成功后会返回Program Id: <YOUR_PROGRAM_ID>（记录此ID用于后续交互）。

   • 验证部署：

     solana program show <YOUR_PROGRAM_ID>  # 查看合约状态

6. 合约管理

   • 升级合约（需提前配置升级权限）：

     solana program upgrade <new_so_file> <YOUR_PROGRAM_ID> --upgrade-authority <AUTHORITY_KEYPAIR>

   • 关闭合约（回收存储空间，需合约所有者权限）：

     solana program close <YOUR_PROGRAM_ID>

常见问题

• 编译报错feature edition2024 is required：确保Cargo.toml顶部添加了cargo-features = ["edition2024"]。
• 部署失败Insufficient funds：通过solana airdrop 1获取更多测试网SOL。
• 日志无法查看：使用solana logs --url https://api.devnet.solana.com监听链上日志。

2. Playground（在线开发工具）

适合快速原型开发，无需本地环境配置，推荐新手入门使用。

操作步骤

1. 访问在线IDE：Solana Playground
2. 点击New Project → 选择Solana Program，自动生成基础框架。
3. 编辑src/lib.rs（同Native方式的合约逻辑）。
4. 连接钱包：点击左侧Build & Deploy → Connect Wallet（推荐使用Phantom钱包，切换到devnet）。
5. 构建部署：点击Build编译，成功后点击Deploy，等待部署完成（需支付少量gas）。
6. 查看部署详情：部署成功后，左下角会显示Program ID，点击链接可在Solana Explorer中查看合约信息。

交互示例（客户端）

通过自动生成的client.ts（TypeScript）与合约交互：

import { Connection, PublicKey, Transaction, SystemProgram } from "@solana/web3.js";
import { sendTransaction } from "./utils/sendTransaction";

// 合约地址（替换为你的Program ID）
const PROGRAM_ID = new PublicKey("YOUR_PROGRAM_ID");

async function main() {
  const connection = new Connection("https://api.devnet.solana.com");
  const payer = (await window.solana.connect()).publicKey;

  // 构建交易
  const transaction = new Transaction().add({
    programId: PROGRAM_ID,
    keys: [{ pubkey: payer, isSigner: true, isWritable: false }],  // 传入 payer 账户
    data: Buffer.from([]),  // 空指令数据
  });

  // 发送交易
  const signature = await sendTransaction(transaction, connection);
  console.log("Transaction signature:", signature);
  console.log("View on Explorer: https://explorer.solana.com/tx/" + signature + "?cluster=devnet");
}

main();

点击Run执行客户端代码，在控制台查看交易结果。

3. Anchor（开发框架）

Anchor是Solana生态最流行的开发框架，简化了合约编写、测试和部署流程，内置类型安全和序列化工具。

环境安装

# 安装Anchor CLI
cargo install --git https://github.com/coral-xyz/anchor anchor-cli --locked

# 验证安装
anchor --version  # 需显示0.29.0+版本

# 安装yarn
npm install -g yarn
或者
brew install yarn # 这个会默认系统配置

项目操作

1. 创建项目

   anchor init anchor-project && cd anchor-project

   项目结构：

   anchor-project/
   ├── programs/          # 合约代码（Rust）
   │   └── anchor_project/
   ├── tests/             # 测试代码（TypeScript）
   ├── migrations/        # 部署脚本
   ├── Anchor.toml        # 项目配置（网络、合约地址等）
   └── Cargo.toml         # 依赖管理

2. 编写合约（以计数器为例）
   编辑programs/anchor_project/src/lib.rs：

   use anchor_lang::prelude::*;
   
   // 声明程序ID（需与Anchor.toml中一致）
   declare_id!("Fg6PaFpoGXkYsidMpWTK6W2BeZ7FEfcYkg476zPFsLnS");
   
   #[program]
   pub mod anchor_project {
       use super::*;
   
       // 初始化计数器
       pub fn initialize(ctx: Context<Initialize>) -> Result<()> {
           let counter = &mut ctx.accounts.counter;
           counter.count = 0;  // 初始值为0
           msg!("Counter initialized! Current count: {}", counter.count);
           Ok(())
       }
   
       // 增加计数
       pub fn increment(ctx: Context<Increment>) -> Result<()> {
           let counter = &mut ctx.accounts.counter;
           counter.count += 1;
           msg!("Count incremented! New count: {}", counter.count);
           Ok(())
       }
   }
   
   // 初始化时的账户约束
   #[derive(Accounts)]
   pub struct Initialize<'info> {
       // 计数器账户（需要存储数据，因此is_writable=true）
       #[account(init, payer = user, space = 8 + 8)]  // 8字节 discriminator + 8字节u64
       pub counter: Account<'info, Counter>,
       // 支付者（签名者）
       #[account(mut)]
       pub user: Signer<'info>,
       // 系统程序（用于创建账户）
       pub system_program: Program<'info, System>,
   }
   
   // 增加计数时的账户约束
   #[derive(Accounts)]
   pub struct Increment<'info> {
       #[account(mut)]  // 可写（需要修改count）
       pub counter: Account<'info, Counter>,
   }
   
   // 计数器数据结构
   #[account]
   pub struct Counter {
       pub count: u64,
   }

3. 配置网络
   编辑Anchor.toml，指定部署网络：

   [provider]
   cluster = "devnet"  # 可选：localnet, testnet, mainnet-beta
   wallet = "~/.config/solana/id.json"  # 本地钱包路径
   
   [programs.devnet]
   anchor_project = "Fg6PaFpoGXkYsidMpWTK6W2BeZ7FEfcYkg476zPFsLnS"  # 程序ID（需与合约中一致）

4. 测试合约
   编辑tests/anchor_project.ts编写测试用例：

   import * as anchor from "@coral-xyz/anchor";
   import { Program } from "@coral-xyz/anchor";
   import { AnchorProject } from "../target/types/anchor_project";
   import { expect } from "chai";
   
   describe("anchor-project", () => {
     // 配置Anchor provider和program
     const provider = anchor.AnchorProvider.env();
     anchor.setProvider(provider);
   
     const program = anchor.workspace.AnchorProject as Program<AnchorProject>;
     
     // 为每个测试生成一个新的账户密钥对
     let counterKeypair: anchor.web3.Keypair;
   
     beforeEach(() => {
       counterKeypair = anchor.web3.Keypair.generate();
     });
   
     it("Initialize counter", async () => {
       // 调用initialize方法
       const tx = await program.methods.initialize()
         .accounts({
           counter: counterKeypair.publicKey,
           user: provider.wallet.publicKey,
           systemProgram: anchor.web3.SystemProgram.programId,
         })
         .signers([counterKeypair])
         .rpc();
       
       console.log("Your transaction signature", tx);
   
       // 获取counter账户并验证初始值
       const counter = await program.account.counter.fetch(counterKeypair.publicKey);
       expect(counter.count.toNumber()).to.equal(0);
       console.log("Initial count:", counter.count.toString());
     });
   
     it("Increment counter", async () => {
       // 首先初始化账户
       await program.methods.initialize()
         .accounts({
           counter: counterKeypair.publicKey,
           user: provider.wallet.publicKey,
           systemProgram: anchor.web3.SystemProgram.programId,
         })
         .signers([counterKeypair])
         .rpc();
   
       // 调用increment方法
       const tx = await program.methods.increment()
         .accounts({ 
           counter: counterKeypair.publicKey 
         })
         .rpc();
       
       console.log("Your transaction signature", tx);
   
       // 获取counter账户并验证计数增加
       const counter = await program.account.counter.fetch(counterKeypair.publicKey);
       expect(counter.count.toNumber()).to.equal(1);
       console.log("After increment:", counter.count.toString());
     });
   
     it("Increment counter multiple times", async () => {
       // 首先初始化账户
       await program.methods.initialize()
         .accounts({
           counter: counterKeypair.publicKey,
           user: provider.wallet.publicKey,
           systemProgram: anchor.web3.SystemProgram.programId,
         })
         .signers([counterKeypair])
         .rpc();
   
       // 多次调用increment方法
       await program.methods.increment()
         .accounts({ 
           counter: counterKeypair.publicKey 
         })
         .rpc();
   
       await program.methods.increment()
         .accounts({ 
           counter: counterKeypair.publicKey 
         })
         .rpc();
   
       await program.methods.increment()
         .accounts({ 
           counter: counterKeypair.publicKey 
         })
         .rpc();
   
       // 获取counter账户并验证计数
       const counter = await program.account.counter.fetch(counterKeypair.publicKey);
       expect(counter.count.toNumber()).to.equal(3);
       console.log("After 3 increments:", counter.count.toString());
     });
   });

   运行测试：

   anchor test  # 自动启动本地节点，运行测试后关闭

   测试完成：

   anchor-project
   Your transaction signature 3DBSMCVTW65CDsuPLx4jB3CosozZSjQbCurXo2KcfMSkfr2nZRHz5XQuEzEXr56bf1qY2MVsoYuQsYePwAuLLY4F
   Initial count: 0
    ✔ Initialize counter (592ms)
   Your transaction signature 36wPyPxho2rGRiRxM2ihF2cvfKENbNFKzNEr3ida4mEVeiRSmnEMbKqeg7BuTWdiDeKzd7dktn5WjbpNv4mWhNnF
   After increment: 1
    ✔ Increment counter (915ms)
   After 3 increments: 3
    ✔ Increment counter multiple times (1905ms)
    3 passing (3s)

5. 部署合约

   anchor deploy  # 部署到Anchor.toml指定的网络
   -------------
   ➜  anchor-project anchor deploy
   Error: error sending request for url (http://127.0.0.1:8899/): error trying to connect: tcp connect error: Connection refused (os error 61)
   
   Caused by:
       0: error sending request for url (http://127.0.0.1:8899/): error trying to connect: tcp connect error: Connection refused (os error 61)
       1: error trying to connect: tcp connect error: Connection refused (os error 61)
       2: tcp connect error: Connection refused (os error 61)
       3: Connection refused (os error 61)

   部署失败，发现没有切换 devnet

   [provider]
   cluster = "devnet"                  # 可选：localnet, testnet, mainnet-beta
   wallet = "~/.config/solana/id.json" # 本地钱包路径

   部署成功后，会返回Program Id: <DEPLOYED_PROGRAM_ID>，可在Solana Explorer中查看。

   ➜  anchor-project anchor deploy
   Deploying cluster: https://api.devnet.solana.com
   Upgrade authority: /Users/tinachan/.config/solana/id.json
   Deploying program "anchor_project"...
   Program path: /Users/tinachan/rust/anchor-project/target/deploy/anchor_project.so...
   Program Id: HDvugLuzT7XtdaskGkYw9DJZqNLtDLeVXfMeET9bne9y
   
   Signature: 4ArrCsQQu4zCU7455yeoo3L5LvTiWngXq3gMCHoA42Z25tSHgMrVKPiQd4yhSvu37n28cwWPysrDiMAMfA21BNfF
   
   Deploy success

   

优势总结

• 自动处理账户序列化/反序列化（无需手动处理二进制数据）。
• 内置测试框架，支持TypeScript测试合约。
• 简化账户权限管理（通过#[derive(Accounts)]约束）。
• 自动生成客户端SDK（target/types/目录下），方便前端集成。

踩坑

1. 程序ID不匹配问题：
   • Rust代码中的[declare_id!](javascript:void(0))与Anchor.toml中的程序ID不一致
   • 我们将Rust代码中的程序ID从Fg6PaFpoGXkYsidMpWTK6W2BeZ7FEfcYkg476zPFsLnS更新为5vhtLSUBXoqe3a2Kxtx8tcNdTNTaXaSgFT7MGN1bWxz5，与Anchor.toml保持一致
2. 测试环境配置问题：
   • 将Anchor.toml中的[cluster](javascript:void(0))从devnet改为localnet，这样测试可以在本地运行而不需要连接到Devnet
3. 断言比较问题：
   • Solana程序返回的数字是BN（BigNumber）类型，而我们之前直接与JavaScript数字比较
   • 通过使用.toNumber()方法将BN类型转换为普通数字进行比较，解决了断言失败问题
4. 依赖安装：
   • 确保安装了chai依赖以支持测试断言 npm install chai

总结

• Native Rust：适合深入理解Solana底层，灵活性高但开发效率低。
• Playground：适合快速验证想法，无需配置环境，适合新手入门。
• Anchor：生产环境首选，大幅提升开发效率，生态工具丰富。