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波卡入门系列丨波卡国度建造师Substrate和建筑群Runtime
Substrate通过把功能程序模块化，使快速开发区块链得以实现。Runtime是通过Substrate组合创建的，根据自己链的需求选择需要的功能程序模块，形成负责自己链状态转换功能的Runtime。由于Substrate和Runtime都是基于Wasm运行，所以也做到了无分叉升级。
一、Substrate是什么？ 1、首先理解下Substrate为行业带来了什么？
工业革命之所以大大提高了生产力和生产总值，不仅是因为工具带来的效率，还有一个很重要的原因是工业革命带来了“标准化”：流水线各司其职的工作内容，产品统一的样式尺寸，甚至英国早期的针对不同人群的教育模式，都是标准化的。
现在我们的生活依然是在标准化的基础上寻找灵活，就好比同一款车型的驾驶座位规格尺寸都一样，但是为了适应各类高矮胖瘦手脚长短不一的车主，有了自动调节座位的按钮，可以上下前后变化；或者是车主提前定制，要求在细节上安装更多功能或使用自己喜欢的坐垫花纹。
标准化带来的最直接影响是大幅提高生产效率，进而创造更高的生产总值，并且使细分领域更加专业的发展。另外标准化之上的灵活又为人们带来了更好的体验感。
Substrate就做了这么一件事情——让开发一条区块链标准化的同时也能灵活调整配置功能。这就是 （1） “一键发链”：即创建一条区块链由半年到两年，缩短到了最快15分钟，2018年Gavin在柏林通过Substrate只用了15分钟就创建了一条区块链；（2）链开发者可以更多地专注到自己要做的核心业务，不用再为搭建基础设施消耗精力。 2、Substrate是什么，怎样做到这一点的？
简单说Substrate是一个用来创建区块链的资源库，波卡就是由Substrate创建的。创建一个新链有各个功能层次的需求，Substrate拥有这些层次需求的总和，当要创建一个新链时，就从其相应层次的数据库中抽取所需，形成自己链的特征，但这些特征都是Substrate的子集，所以通过Substrate创建的链和波卡都是有相同共识的，都可以称为波卡的同构平行链。
通过Substrate建立的链除了有普遍属性的状态转换函数和模块化的组件，比如共识、网络、和结构，同时也具有一些相同的标准和规范，这样维护升级起来更方便。 通俗的理解Substrate：
波卡国度为了使人民的生活丰富多元，需要建立系列满足生命活动的基础规则和基础设施，以更好地为民服务。比如：法律法规、医院、学校、游乐场、商场、写字楼、住宅、公园、道路等。同时波卡国度也为充分尊重人民的自由利益，创建体现民主的文化：比如言论自由、每个人都有国家利益发言权等。
如果从0开始一砖一瓦一字一页的规划、设计、建设、装修这些生命活动基础设施和文化体系，会消耗大量的时间和精力，就无法集中精力去发展国度经济，无法帮助人民创造更好的商贸环境使人民生活快速本质地改善，自然也无法壮大国度经济实力，让自己在国际上站稳脚跟。
但是现在上帝说：“你们不需要这么辛苦，不需要从0开始，你专注于你想干的，我来帮助你建设这些基础设施等等。”
于是上帝打开了百宝箱Substrate，里面有各种医院模型、学校模型、民主文化模型，波卡自己挑着去组合，快速建立起国度物理架构，如果需要翻新更换也从百宝箱里拿就好了。 我们目前正在和上帝合作，通过挑选百宝箱里的各种模块建立好了一个物理体系，可以满足人民生命活动的基础规则、基础设施以及文化框架等等，而这个物理体系就叫做Runtime。
二、Runtime Runtime的主要任务是定义链状态转换逻辑，定义用户可以操作的存储的项目和功能。 Runtime是由Substrate构建的，相当于Substrate的一个子集，通过用户自己意愿组合和配置好了的模块就是用户自己的Runtime，每一个模块包含特定领域的逻辑和存储项目。 整个一套Substrate模块和支持库被称为FRAME。
比如，如果你想在你的区块链上加入智能合约功能，只需要拖动“Contracts”模块加入到你的Runtime中。（PS.这个模块的添加让用户部署通过Wasm执行的智能合约。由于Substrate可以执行软件中本机编译的和Wasm图像下的Runtime，所以任何写入FRAME的模块都可以无分叉升级。） 三、Substrate和Runtime是什么关系？ Runtime是通过Substrate资源库构建的，相当于Substrate的一个子集。 Substrate是一个庞大丰富的用来开发区块链的资源库，Runtime是Substrate这个资源库里的部分模块合集，但Runtime放到一条单独的链上，就负责了这个链的各项有关状态转换功能的事务，以及随着时间的推移可以无需硬分岔的升级。 通俗来讲，Substrate实现了模块化的快速开发一条区块链。把Substrate理解为上帝的百宝箱，上帝用它的智慧和它百宝箱里的各种资源创建了波卡国度，同时上帝还可以通过百宝箱创建很多其他的国度。
在修建波卡的时候，也搭建了内部的物理体系Runtime，这个物理体系包括满足人民生命活动所需的各项基础规则、基础设施、文化理念等，以规范和满足里面人民活动的各项所需。
补充：
1、部分写入Runtime的模块是被提前强制要求的，因为要保证你通过Substrate定义的Runtime能够和其他归属于Substrate层的Runtime交流。 并且必须符合一个特定的接口以使得在Substrate的框架内运行，包括Hash, DigestItem, Digest, Extrinsic, Header, Block, BlockNumber。
2、FRAME: （Framework for Runtime Aggregation of Modularized Entities）
是Substrates上可用于Runtime的模块合集，这些单个的模块负责各自特殊领域的逻辑，这些一起定义了一个Runtime系列特点和功能。
即各司其职，比如Contract负责智能合约，Grandapa负责链生产共识等等，他们一起决定了这条链的性能。 就像国家医院负责看病，学校负责教育，商业负责创造和生成社会流通价值，中央负责人文建设等等，这些一起决定了一个国家的文化、经济、人民生活水平。
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