Gavin Wood：探究XCM的版本控制与兼容性

来源：PolkaWorld（ID：PolkaWorld）

作者：Gavin Wood

在《Gavin Wood：详解跨共识消息格式XCM设计原理与运转机制》中，介绍了它的基本架构、目标以及如何将其用于一些简单的用例。在这里，我们将继续深入检查 XCM 的一个有趣方面：。

有一个共同的语言可以解决很多交互的问题。它可以让我们一起工作，解决冲突，记录信息以备后用。但是，语言的有用性取决于它所能表达的概念，在一个不断变化的世界中，一种语言必须改变和适应其概念库，否则就有被废弃的危险。

不幸的是，太突然地改变一种，会损害它的主要目的 —— 促进人与人之间的沟通。既然语言必须改变，就必须有办法管理这些改变，而不让新的形式令外行人难以理解。在这方面，一个非常有用的发明是字典，它帮助记录和归档一种语言的概念调色板，以便后代能够更好地理解历史文本。词典的版本可以被看作是语言的形式化“版本”。

时过境迁，但问题依然似曾相识。正如我在上一篇文章中所解释的，XCM只不过是一种语言，尽管是非常专业的语言。这是共识系统相互对话的一种手段，而作为这一需求的XCM在密码产业，特别是 Polkadot 生态系统飞速发展的情况下，必须有一些方法来确保这些变化不会损害XCM的互操作性。我们现在需要解决的不仅仅是共识空间中的互操作性，还包括共识时间。

 版本控制

既然我们希望XCM要在大量使用的同时随时间变化，需要采取的一个非常简单的预防措施是确保我们确定哪个版本的XCM我们在实际消息内容之前进行通信。我们通过使用许多版本包装器类型来做到这一点，之所以这样命名是因为它们包装了XCM消息或其组件的版本。在 Rust 代码中，这看起来非常简单：

pubenum VersionedXcm {    V0(v0::Xcm),    V1(v1::Xcm),    
V2(v2::Xcm),}

当“over the wire”（或者更确切地说，在共识系统之间），XCM总是放在这个版本化的容器中。这确保了那些太旧而无法解释消息的系统能够安全地接收它们，并识别出消息的格式不受它们的支持。它还允许新的系统识别并相应地解释旧的消息。

不只是XCM消息是版本化的；在XCM代码库我们也存在多版本以及它的相关类型。这是因为当链的XCM逻辑升级了。如果不进行版本控制，我们可能会试图将旧的 MultiLocation 解释为新的，并发现它是不可理解的（或者更糟糕的是，可以理解但与原来的含义不同）。

 兼容性与翻译

版本控制是第一步，它确保我们能够识别正在使用的语言版本。它不能保证我们能解释它，当然也不能保证它是我们优先使用的版本。这就是兼容性的作用所在。我们所说的“兼容性”是指能够继续用一个版本来解释和表达自己。

如果我们希望能够升级我们的网络和XCM时间表，那么这种兼容性变得相当重要。这可以分为向后兼容和向前兼容。从根本上说，向后兼容性是升级后的系统在遗留世界中继续运行的能力，向前兼容性则是遗留系统在升级后世界中持续运转的能力。

在我们的例子中，我们希望两者都有，但是有实际的限制：XCM提供了以前版本中不存在的功能，因此期望旧系统能够解释这些消息是不现实的。这有点像试图把“社交媒体”这个词翻译成拉丁文，然后指望凯撒大帝能从表面上理解它。有些概念根本无法在上下文中表示。

同样，发生重大的变化，XCM可能会从其概念模型中移除相关功能。这种情况较少发生，但类似于将某些古代术语翻译成现代术语的问题。有趣的是，“点”的古意可能就是一个例子（过去指一种相当特殊的财政捐赠形式）。

因此，新版本的XCM的设计大多兼容旧版本和新版本，但通常XCM的这些信息在另一种语境中根本没有意义，也不能翻译。

实际通讯

如前所述，我们确保所有独立存在的消息都包含版本标识符。这意味着在系统之间发送的消息或保存在存储中的消息。它不包括所有的消息、位置和资产，虽然存在一部分数据，但其他数据不需要某一特定版本，因为其版本可以从它的上下文推断。

而版本识别和 compatibility/translation对于从旧的网络接收消息或向新的网络发送消息很有帮助，但是，如果采用另一种方式，单独使用会没有效果。这是因为从升级网络接收消息的遗留网络本身不具备能够将新的XCM它可以解释为某种形式 —— 确切地说，这种逻辑只存在于发送方，它的翻译代码能够以遗留术语重新表示新消息。

因此，必须由发送网络负责确保其发送的消息能够被接收网络解释。具体而言，用于传递消息的版本不能超过XCM接收网络支持的内容。

由于这个原因， Polkadot和 Kusama 中继链、Statemint 、Statemine、Shell 和任何其他基于Substrate/Frame的链及其XCM引擎都保存一个远程链支持的版本。每当一个XCM消息由这些链发送，它首先通过查询其注册表确定发送消息的版本。它将信息翻译给之前的发送者和接收者，那么大多数情况下，这些将是相同的，最新发布的版本，会提供完整的功能集XCM。

这个注册表通常由治理过程决定和升级，这有点麻烦和繁琐，特别是随着潜在目的地数量的增加。出于这个原因，引入了版本跟踪。

版本协商

版本跟踪是最后一块XCM拼图的故事。它的功能是删除跟踪XCM潜在目的地链的版本。相反，这个过程是自动发生的，而且是连锁的。

本质上它允许一个网络使用XCM向另一个人查询最新版本的XCM，并在此更改时收到通知。来自此查询的答复允许所述网络填充和维护其版本注册表，确保以尽可能最新可理解版本的消息。

具体来说，有三个有价值的指示，在XCM:Subscribe Version ，允许一方要求另一方通知其XCM版本现在和它更改时；取消订阅版本以取消该请求；以及 Query Response ，将一些信息从响应者网络返回到发起网络的一般方法。以下是它们在 Rust 中的样子：

enum Instruction {    SubscribeVersion {
        query_id: QueryId,        
        max_response_weight: u64,    },    
        UnsubscribeVersion,    /* snip */}

所以 Subscribe Version 需要两个参数。第一个 query_id 是 Query Id 类型，它只是一个整数，用于识别和区分返回的响应。全部XCM导致响应被发送的指令具有类似的手段，以确保其响应能够被识别并相应地处理。第二个参数称为 max _response_weight ，它是一个 Weight 值（也是一个整数），指示返回时我们应该花费的最大计算时间。与 query_id 类似，它将被放入该指令生成的任何响应消息中，并且需要确保任何权重不可预测，可变权重成本至少可以限制在执行前的最大值。如果不这样做，我们将无法获得解释应答消息所需时间的上限，因此无法安排执行该消息。

Unsubscribe Version 作为一个指令是相当贫瘠的，主要是因为一次只允许一个版本订阅对给定位置是活动的。这意味着取消只能通过原产地注册的内容来识别。

 回答

第三个要注意的指令是 QueryResponse ，它是一个非常通用的指令，允许一个链回复另一个，并在这样做时报告一些信息。这是在 Rust 中：

enum Instruction {    QueryResponse { 
       query_id: QueryId,        response: Response,        max_weight: u64,    },    /* snip */}

我们已经知道三个参数中的两个，因为它们是从 SubscribeVersion 中提供的值填充的。第三个称为 response，包含我们关心的实际信息。它被放置在一个新的类型 Response 中，它本身是几种类型的联合，其中一种网络可能希望使用它们来通知另一种网络。在 Rust 中是这样的：

pubenum Response {    Null,    Assets(MultiAssets),  
  ExecutionResult(Result),   
   Version(XcmVersion),}

就我们目前的目的而言，只需要 Version 项，但正如我们将在以后的文章中看到的，其他项对其他上下文也有用。

执行时间

一般来说，我们不需要 QueryResponse 指令来通过 BuyExecution 购买它们自己的执行时间，因为（假设它们是有效的），是现解释网络要求首先发送它们。同样，我们认为 SubscribeVersion 是广义上符合发送方和接收方共同利益的东西，所以也不指望有人会付钱。在任何情况下，付款都很难计算，因为付款所产生的反应具有异步性和不可预测性。

自动化

而这些XCM指令允许网络使用完全的链上逻辑来确定对话者支持的最新版本，但仍然存在何时启动这个版本的问题。此外，一些跨协商一致的传输协议是不基于规定的，这将排除版本协商的可能性。

在诸如 Polkadot 中继链和 Statemint 之类的 Substrate 链中，解决方案是当需要包装发送消息但目标的最新版本未知时自动启动此版本发现过程。这有一个小缺点，即第一个消息将在次优级的XCM版本停留，直到收到版本响应为止。如果这是一个实际问题，那么治理可以介入，强制初始版本XCM目的地与默认值不同（通常设置为最早的XCM版本）。

代码兼容性XCM

关于版本控制，最后一点是代码创作。完全不同于 Over-the-wire 格式的XCM，代码兼容性处理是使用 Rust 实现（基于 substrate ）项目代码库必须发生的事情。XCM会随着时间的推移而堆叠。

显然，旨在使用不断发展的语言来表达变化的代码库必须随着时代的变化而适应。我们已经有了 Semantic Versioning （ SemVer ）系统，它可以帮助确认在特定版本更改时可能发生的更改。这在处理 API 和 ABI 时非常有用，但在考虑整个数据格式或语言时就不那么有用了。幸运的是，XCM被设计成几乎不需要 Sem Ver 了 。

我们知道，新版本的XCM软件能够在新的和旧的XCM消息之间以及它们的内部数据类型(如位置和资产)之间进行转换。它可以通过将XCM语言的多个版本同时保存在XCM代码基中来做到这一点。如果我们回顾VersionedXcm数据类型的Rust声明(就在本文的开头)，它只不过是底层Xcm数据类型的每个特定版本的标记联合，每个都可以在它们自己的模块v0、v1、v2和&c中找到。

由于事务和 API 使用XCM而且它的数据类型倾向于只使用版本化的变体，这些变体同样可以构造新的和旧的格式，最终的结果是代码库可以更新为使用最新的XCM软件（在 Rust 中，这被称为一个 Crate）很少或根本没有改变他们的代码。升级XCM Crate允许网络更好地与其他类似升级的网络进行互操作，但升级XCM网络使用的语言不需要再出现。

我们希望，这会成为一个强有力的激励，促使团队保持他们的XCM Crate更新进度，因此保持一切迭代和快速发展。

结论

希望XCM的版本系统，以及它如何能够被用来保持一个网络的主权链通信可以对大家有所启发。在下一期中，我们将更深入地探讨XCM:它的执行模型和异常管理功能。

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