EVM Paralel Optimizasyonu: İşlem İşleme Performansını Artırma

Herkesin bildiği gibi, EVM, akıllı sözleşmelerin çalışmasından sorumlu olan Ethereum'un temel yürütme motorudur. Farklı düğümlerde sözleşme yürütme sonuçlarının tutarlılığını sağlamak için, EVM sanal makine teknolojisini kullanarak platformlar arası uyumluluk sağlamıştır.

Akıllı sözleşmeler zincire dağıtıldığında, önce EVM bayt koduna derlenir. EVM, sözleşmeyi yürütürken bu bayt kodunu sırayla okur, her talimatın belirli bir Gas maliyeti vardır. EVM, talimat yürütme sürecindeki Gas tüketimini takip eder, tüketim miktarı işlemin karmaşıklığına bağlıdır.

Geleneksel EVM, işlemleri seri bir şekilde işleyerek tüm işlemleri tek bir kuyrukta sırayla yürütür. Bu tasarım basit ve bakım açısından kolaydır, ancak kullanıcı sayısı arttıkça TPS ve işleme hacmi talepleri yükselir, seri yürütmenin performans dar boğazları giderek daha belirgin hale gelir, özellikle Layer 2'de daha da belirgindir.

EVM dışında, go-ethereum'daki işlem yürütme ile ilgili bir diğer temel bileşen stateDB'dir; bu, hesap durumunu ve veri depolamasını yönetmek için kullanılır. EVM her işlem gerçekleştirdiğinde stateDB'deki verileri değiştirir ve bu değişiklikler nihayetinde küresel durum ağacında yansıtılır.

Seri modda, işlemler sıralı olarak yürütülmelidir. Eğer zaman alıcı karmaşık sözleşme işlemleri meydana gelirse, diğer işlemler sadece beklemek zorunda kalır ve donanım kaynaklarından tam olarak yararlanamaz, verimlilik büyük ölçüde kısıtlanır.

Bu sorunu çözmek için endüstri, EVM'nin çoklu iş parçacığı paralel optimizasyon çözümünü önerdi. Bu çözüm, birden fazla işlemi aynı anda işlemek için birden fazla iş parçacığı açarak verimliliği birkaç kat artırabilir. Ancak, paralel yürütme, durum çakışması gibi zorluklarla karşılaşmaktadır ve uygun önlemlerin alınması gerekmektedir.

Bazı projelerin EVM paralel optimizasyonu için yaklaşımları şunlardır: Her bir iş parçacığına geçici bir durum veritabanı (pending-stateDB) tahsis etmek. İş parçacığı işlem gerçekleştirdiğinde, durum değişikliklerini doğrudan global stateDB'yi değiştirmek yerine pending-stateDB'de geçici olarak saklar. Tüm işlemler tamamlandıktan sonra, pending-stateDB'deki değişiklikler global stateDB'ye senkronize edilir.

Bu çözüm, okuma ve yazma işlemlerini de optimize etmiştir: Okuma sırasında önce pending-stateDB kontrol edilir, eğer yoksa global stateDB'den okunur; yazma işlemi ise pending-stateDB'ye kaydedilir, tamamlandıktan sonra global stateDB'ye birleştirilir.

Durum çatışmalarını işlemek için, plan çatışma tespit mekanizmasını tanıttı. Farklı işlemlerin okuma-yazma kümesini izleyerek, çatışma tespit edildiğinde ilgili işlemler yeniden yürütülmesi gerekenler olarak işaretlenecektir.

Çoklu iş parçacığı paralel optimizasyonu, özellikle karmaşık akıllı sözleşmeler işlenirken EVM performansını önemli ölçüde artırdı. Araştırmalar, düşük çakışma yüklerinde TPS'nin 3-5 kat artırılabileceğini; yüksek çakışma yüklerinde ise teorik olarak 60 katına kadar çıkabileceğini göstermektedir.

Bu paralel optimizasyon çözümü, geçici durum deposu ve çakışma tespiti aracılığıyla, durum tutarlılığını garanti ederken işlemlerin büyük ölçekli paralelleşmesini sağlar ve Ethereum Rollup'unun gelişimi için önemli bir temel oluşturur. Gelecekte depolama verimliliği optimizasyonu, yüksek çakışma senaryolarının işlenmesi, GPU hızlandırması gibi alanlarda performans daha da artırılabilir.