Глубокое изучение параллельного EVM и его экосистемы

EVM против Solidity

Разработка смарт-контрактов является основной компетенцией инженеров блокчейна. Разработчики обычно используют такие высокоуровневые языки, как Solidity, для написания логики контрактов. Однако EVM не может напрямую интерпретировать код Solidity, его необходимо компилировать в низкоуровневый язык (машинные коды/байт-коды), исполняемый виртуальной машиной. Хотя существуют инструменты, которые могут автоматически выполнять этот процесс преобразования, понимание основных механизмов по-прежнему имеет большую ценность.

Процесс преобразования может вызвать дополнительные накладные расходы. Инженеры с опытом низкоуровнего программирования могут напрямую использовать операции в Solidity для написания программной логики, чтобы достичь максимальной эффективности и снизить потребление газа. Например, некоторые известные протоколы широко используют встроенный ассемблер для минимизации затрат газа для пользователей.

Различия в производительности EVM

EVM как "исполнительный уровень" является местом, где в конечном итоге выполняются байт-коды скомпилированных смарт-контрактов. Байт-код, определенный EVM, стал отраслевым стандартом. Независимо от того, используется ли он для сетей второго уровня Ethereum или других независимых блокчейнов, совместимость со стандартом EVM позволяет разработчикам эффективно развертывать смарт-контракты на нескольких сетях.

Хотя соблюдение стандарта байт-кода EVM делает виртуальную машину EVM, конкретные способы реализации могут значительно различаться. Например, некоторые клиенты Ethereum реализуют стандарт EVM на языке Go, в то время как другие команды поддерживают реализацию на C++. Это разнообразие позволяет проводить различные инженерные оптимизации и настраиваемые реализации.

Параллельная EVM-технология

В истории сообщество блокчейна в основном сосредотачивалось на инновациях в алгоритмах консенсуса, и некоторые известные проекты стали известны благодаря своим механизмам консенсуса, а не уровню выполнения. Хотя эти проекты также внесли инновации в уровень выполнения, их производительность часто ошибочно воспринимается как исходящая только из алгоритма консенсуса.

На самом деле, высокопроизводительные блокчейны нуждаются в инновационных алгоритмах консенсуса и оптимизированном исполнении. Для повышения производительности блокчейна EVM, который просто улучшает алгоритм консенсуса, часто требуется более мощная конфигурация узлов. Например, некоторые блокчейны обрабатывают блоки при высокой TPS и требуют аппаратного обеспечения, в несколько раз превышающего конфигурацию традиционного полного узла. Хотя некоторые сети теоретически поддерживают очень высокую TPS, фактическая производительность часто бывает ниже ожидаемой.

Потребность в параллельной обработке

В большинстве блокчейн-систем транзакции выполняются последовательно, подобно однопоточному CPU. Этот подход прост, но трудно масштабируется для пользовательской базы на уровне интернета. Переход к многопоточным CPU и параллельным виртуальным машинам позволяет одновременно обрабатывать несколько транзакций, значительно увеличивая пропускную способность.

Параллельное выполнение создает инженерные проблемы, такие как обработка одновременных транзакций, записывающих в один и тот же смарт-контракт. Необходимо разработать новые механизмы для решения этих конфликтов. Параллельное выполнение не связанных смарт-контрактов может пропорционально увеличить пропускную способность в зависимости от количества параллельно обрабатываемых потоков.

Инновации параллельного EVM

Параллельный EVM представляет собой ряд инноваций, оптимизирующих уровень выполнения блокчейн-систем. Например, среди ключевых инноваций некоторых проектов можно выделить:

• Параллельное выполнение сделок: использование оптимистичного алгоритма параллельного выполнения, позволяющего одновременно обрабатывать несколько сделок.
• Отложенное выполнение: в механизме консенсуса узлы сначала достигают согласия по порядку транзакций, а затем выполняют транзакции.
• Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию путем прямого хранения дерева Меркла на SSD.
• Высокопроизводительный механизм консенсуса: улучшение существующего механизма консенсуса, поддержка эффективной синхронизации между сотнями глобально распределенных узлов.

Технические вызовы параллельного EVM

Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, что требует проверки конфликтов до или после выполнения. Например, когда несколько параллельных транзакций взаимодействуют с одним и тем же смарт-контрактом, могут возникать конфликты. Это требует тщательной проверки конфликтов и механизмов их разрешения для обеспечения эффективной параллельной обработки.

Помимо реализации технологических различий параллельного EVM, командам обычно также необходимо заново спроектировать и улучшить производительность чтения/записи в базу данных состояния, а также разработать совместимый алгоритм консенсуса.

Вызовы и соображения

Параллельный EVM сталкивается с двумя основными проблемами: захватом долгосрочной инженерной ценности Ethereum и централизацией узлов. Хотя текущая стадия разработки может быть еще не полностью открыта, эти детали в конечном итоге будут раскрыты при запуске тестовой сети и основной сети. Быстрое развитие экосистемы станет ключом к поддержанию конкурентного преимущества.

Централизация узлов является общей проблемой всех высокопроизводительных блокчейнов, требующей достижения баланса между децентрализацией, безопасностью и производительностью. Показатели, такие как "TPS для каждого аппаратного требования", могут помочь в сравнении эффективности различных блокчейнов при определенных аппаратных условиях.

Параллельная архитектура EVM

Параллельная архитектура EVM включает в себя несколько блокчейнов уровня 1 и решения уровня 2. Некоторые проекты поддерживают существующие сети параллельным EVM через технические обновления, в то время как другие изначально используют технологии параллельного выполнения. Есть также некоторые сети уровня 2, которые используют технологии параллельного выполнения, не основанные на EVM, абстрагируя EVM в виде модулей выполнения, которые можно подключать.

Обзор проекта

Передовой параллельный EVM проект

Проект направлен на решение проблемы масштабируемости традиционного EVM за счет оптимизации параллельного выполнения и конвейерной архитектуры, цель состоит в том, чтобы достичь 10,000 TPS. Недавно завершено крупное финансирование, что сделало его проектом с наибольшим объемом финансирования и самой высокой оценкой среди параллельных EVM проектов. Основная команда включает в себя опытных участников из известных торговых организаций. Внутренняя тестовая сеть уже запущена и ожидается, что вскоре станет доступной для широкой публики.

Запуск проекта, сосредоточенного на транзакциях в параллельной EVM сети

Первоначально сосредоточенная на торговле сеть Layer 1, теперь она обновлена до высокопроизводительного параллельного EVM, увеличившего TPS до 12 500. Тестовая сеть уже запущена и поддерживает однонажатую миграцию приложений EVM. Ожидается, что основная сеть будет запущена в первой половине этого года. Проект также представил открытый фреймворк, поддерживающий применение технологии параллельной обработки для сетей Layer 2 и Rollup.

Проект двойного виртуального машинного улучшенного исполнительного слоя

Проект направлен на повышение производительности EVM-блокчейнов и эффективности сетевого исполнения путем создания EVM++(EVM + WASM). Основная команда состоит из специалистов известных блокчейн-проектов. Публичная тестовая сеть уже запущена, а программа стимулирования экосистемы находится в процессе.

Внедрение технологии параллельного EVM в экосистеме Cosmos

Сеть уровня 1, совместимая с EVM, построенная на Cosmos SDK, специально разработанная для DeFi-приложений. Недавно было объявлено о планах по разработке технологии параллельного выполнения EVM, направленной на повышение производительности сети.

Решение совместимости Solana EVM

Параллельный EVM, построенный на сети Solana, является первым решением для совместимости EVM с Solana. Поддерживает разработку DApp на Solidity и Vyper EVM с однокнопочным развертыванием на Solana, наслаждаясь высокой пропускной способностью и низкими газовыми сборами. Упаковка транзакций типа EVM в транзакции Solana с TPS более 2000.

внедрение SVM в проект на Ethereum

Модульное решение Rollup Layer 2, поддерживаемое виртуальной машиной Solana (SVM). Транзакционные данные рассчитываются на Ethereum, используя ETH в качестве газа, но уровень выполнения работает в среде SVM. Недавно завершено масштабное финансирование, основная сеть вскоре будет открыта для разработчиков.

Модульный VM Layer 2 проект

Модульная VM Layer 2 сеть, построенная на основе OP Stack, является частью суперцепи Optimism. Она направлена на внедрение высокопроизводительных виртуальных машин в существующие основные сети Layer 2 Ethereum и Bitcoin. Поддерживает использование Ethereum или Bitcoin в качестве расчетного уровня, а уровень исполнения может использовать различные высокопроизводительные виртуальные машины для параллельного выполнения.

Заключение

С развитием технологий блокчейна внимание к уровню исполнения и алгоритмам консенсуса становится столь же важным для достижения высокой производительности. Инновации, такие как параллельный EVM, предлагают многообещающие решения для повышения пропускной способности и эффективности, что делает блокчейн более масштабируемым и способным поддерживать широкий круг пользователей. Развитие и внедрение этих технологий будут формировать будущее экосистемы блокчейна, способствуя дальнейшему прогрессу и применению в этой области.