خريطة شاملة لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: أفضل حل للتوسع الأصلي؟
1. نظرة عامة على مسار الحوسبة المتوازية
"مثلث" عدم القدرة على تحقيق الثلاثة أهداف في blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" يكشف عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أمان متطرف، مشاركة شاملة، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع" الذي لا ينتهي، فإن الحلول الرئيسية لتوسيع blockchain في السوق اليوم تصنف حسب النمط، بما في ذلك:
تنفيذ توسيع معزز: تعزيز القدرة التنفيذية في الموقع، مثل المعالجة المتوازية، GPU، متعدد النوى
نوع التوسع المعزول عن الحالة: تقسيم الحالة أفقيًا / شارد، مثل التجزئة، UTXO، الشبكات الفرعية المتعددة
توسعة نوع الاستعانة بمصادر خارجية خارج السلسلة: وضع التنفيذ خارج السلسلة، مثل Rollup، Coprocessor، DA
توسيع نمط فك الارتباط الهيكلي: هيكل معياري، تشغيل متزامن، مثل سلسلة الوحدات، أدوات الترتيب المشتركة، Rollup Mesh
التوسع المتزامن غير المتزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التجزئة، وحدات DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل عديم الحالة، وغيرها، والتي تغطي عدة مستويات بما في ذلك التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهي نظام توسيع كامل "تعاون متعدد الطبقات، وتركيبات معيارية". تركز هذه المقالة على طريقة التوسع الرئيسية القائمة على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة ( التوازي داخل السلسلة )، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات الداخلية للكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم أساليب التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة طموحات أداء مختلفة، ونماذج تطوير، وفلسفات معمارية، حيث تصبح حبيبات التوازي أكثر دقة، وتزداد شدة التوازي، وتزداد تعقيد الجدولة، كما تزداد تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
مستوى الحساب المتوازي ( مستوى الحساب ): يمثل مشروع سولانا
مستوى الكائن ( Object-level ): يمثل مشروع Sui
مستوى المعاملات(Transaction-level): يمثل مشروع Monad، Aptos
مستوى الاتصال / MicroVM بالتوازي ( مستوى الاتصال / MicroVM ): يمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات ( Instruction-level ): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتمثل في نظام الوكلاء (Agent / Actor Model)، ينتمي إلى نمط آخر من حسابات المتوازية، كجزء من نظام الرسائل عبر السلسلة / غير المتزامنة (نموذج غير المتزامن )، حيث يعمل كل وكيل ك"عملية ذكية مستقلة"، ويقوم بإرسال الرسائل بشكل غير متزامن، مدفوعاً بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
وخطط التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تجزئة التوسع، تنتمي إلى آلية التزامن على مستوى النظام، ولا تنتمي إلى الحساب المتوازي داخل السلسلة. إنهم يحققون التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/نطاقات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الأنواع من خطط التوسع ليست محور نقاش هذا المقال، لكننا سنستخدمها لمقارنة الاختلافات في مفاهيم الهيكل.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM:突破 حدود الأداء في التوافق
تطور هيكل المعالجة المتسلسلة للإيثريوم حتى الآن، حيث مر بعدة جولات من محاولات التوسع مثل التجزئة، ورول أب، والهياكل المودولارية، ولكن لا يزال هناك عنق زجاجة في قدرة التنفيذ. ومع ذلك، لا يزال EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والطاقة البيئية للعقود الذكية الحالية. لذلك، فإن سلسلة التعزيز المتوازية من EVM، التي تعتبر المسار الرئيسي الذي يوازن بين توافق النظام البيئي وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت الاتجاه المهم في جولة التوسع الجديدة. تعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث تبني هيكل معالجة EVM المتوازية مع التركيز على التنفيذ المتأخر وتفكيك الحالة، مستهدفةً سيناريوهات ذات تزامن عالٍ وقدرة إنتاجية عالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هي سلسلة كتل Layer1 عالية الأداء مصممة لإعادة تصميم آلة الإيثريوم الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ الإجماع بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution)، وفي طبقة التنفيذ يتم التنفيذ المتزامن المتفائل (Optimistic Parallel Execution). بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي الإجماع والتخزين، أدخلت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، لتحقيق تحسين شامل.
توزيع المهام: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
تعتبر Pipelining المبدأ الأساسي لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتلخص الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل بنية خط أنابيب ثلاثية الأبعاد. تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يحقق زيادة في الإنتاجية وتقليل في الكمون. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose)، التوصل إلى توافق (Consensus)، تنفيذ المعاملات (Execution)، وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلاسل التقليدية، عادة ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يقيد بشدة قابلية التوسع في الأداء. حققت Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن وتخزين غير متزامن. مما يقلل بشكل كبير من وقت الكتلة ( وقت الكتلة ) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وتفاصيل العمليات أكثر دقة، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية الإجماع ( طبقة الإجماع ) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقد.
عملية التنفيذ ( طبقة التنفيذ ) يتم تفعيلها بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد اكتمال الإجماع، يتم الدخول مباشرة إلى عملية إجماع الكتلة التالية دون الحاجة إلى انتظار اكتمال التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذج تسلسلي صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
يقوم Monad بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، بافتراض عدم وجود تعارضات حالة بين معظم المعاملات.
تشغيل "(Conflict Detector)" في نفس الوقت لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة ( مثل تعارض القراءة/الكتابة ).
إذا تم اكتشاف تعارض، سيتم تسلسل إعادة تنفيذ المعاملات المتعارضة لضمان صحة الحالة.
اختارت Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التغييرات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة، واكتشاف التعارضات ديناميكيًا أثناء التنفيذ، مما يجعلها أكثر شبهاً بالإيثريوم الأداء العالي، وتتمتع بنضج جيد يسهل تنفيذ انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهي مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية متوافقة مع EVM، يمكن أن تكون بمثابة سلسلة عامة مستقلة من L1، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على Ethereum(Execution Layer) أو كمكون模块化. الهدف الأساسي من التصميم هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتخطيط بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة واستجابة ذات زمن منخفض. الابتكار الرئيسي الذي قدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG التبعية الحالة(رسوم بيانية للدالة غير الدائرية) وآلية التزامن模块化، التي تشكل معًا نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "تعدد الخيوط داخل السلسلة".
Micro-VM(الميكرو الافتراضية)الهيكل: الحساب هو الخيط
أدخلت MegaETH نموذج تنفيذ "ماكينة افتراضية مصغرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُعَامَلاً"، لتوفير وحدة العزل الدنيا لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية عبر الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يتيح للعديد من الآلات الافتراضية التنفيذ المستقل، والتخزين المستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
ميغا إي تي إتش أنشأت نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول لحالة الحسابات، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للتبعية(Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، وكل معاملة تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها بالكامل كعلاقات تبعية. يمكن تنفيذ المعاملات التي لا تتعارض مباشرة بشكل متوازي، بينما سيتم جدولة المعاملات التي لها علاقات تبعية وفقًا لترتيب طوبولوجي بشكل متسلسل أو مؤجل. يضمن رسم التبعية اتساق الحالة وعدم الكتابة المكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة ( ) التنفيذ غير المتكرر ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل استدعاء غير متزامنة دون منع الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن (Call Graph) ؛ معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يكسر MegaETH نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية لـ EVM، ويحقق تغليف الميكرو VM على مستوى الحسابات، من خلال جدولة المعاملات باستخدام رسم بياني يعتمد على الحالة، ويستبدل آلية الرسائل غير المتزامنة بدعوة المكدس المتزامن. إنها منصة حوسبة متوازية أعيد تصميمها بالكامل من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير التنفيذ"، وتوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة على السلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم تحويل الحسابات والعقود بالكامل إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه أكثر نظام التشغيل الموزع الفائق وفقًا لفكرة Ethereum.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH بشكل كبير عن تقسيم (Sharding): حيث يقوم التقسيم بتقسيم سلسلة الكتل أفقياً إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتولى كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، ويقوم بتوسيعها أفقياً فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين في مسار توسيع سلسلة الكتل: تعزيز رأسي وتوسيع أفقي.
تركز المشاريع مثل Monad و MegaETH للحوسبة المتوازية بشكل رئيسي على تحسين مسارات الإنتاجية، بهدف رئيسي هو زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ مؤجل (Deferred Execution) والميكرو آلة الافتراضية (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين L1 متوازية، شاملة، ومودولية، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها "Rollup Mesh". يدعم هذا الهيكل العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، ويتيح بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM وWasm)، كما أنه يدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات ذات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup Mesh:
معالجة الأنابيب غير المتزامنة على مدار الحياة (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): تقوم Pharos بفصل مراحل المعاملات ( مثل الإجماع، التنفيذ، التخزين )، وتستخدم طريقة المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالعمل بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الكلية.
تنفيذ مزدوج للآلة الافتراضية المتوازية ( تنفيذ مزدوج للآلة الافتراضية: تدعم Pharos بيئتي الآلة الافتراضية EVM وWASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة وفقًا لاحتياجاتهم. لا تعمل هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية على تحسين مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا القدرة على معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
معالجة خاصة للشبكة ) SPNs (: SPNs هي مكونات رئيسية في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المودولية، مصممة خصيصًا لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازٍ، مما يعزز بشكل أكبر قابلية توسيع النظام وأدائه.
الإجماع المعياري وآلية إعادة الرهن ) Modular Consensus & Restaking (: قدمت Pharos آلية توافق مرنة تدعم نماذج توافق متعددة ) مثل PBFT و PoS و PoA (، ومن خلال بروتوكول إعادة الرهن ) Restaking ( تحقق المشاركة الآمنة بين الشبكة الرئيسية و SPNs وتكامل الموارد.
علاوة على ذلك، قامت Pharos من خلال تقنيات شجرة Merkle متعددة النسخ، والترميز التفاضلي ) Delta Encoding (، والعنوان النسخي ) Versioned Addressing (، ودفع ADS ) ADS Pushdown (، بإعادة بناء نموذج التنفيذ من قاعدة محرك التخزين، وأطلقت محرك التخزين عالي الأداء Pharos Store، مما يحقق قدرة معالجة على السلسلة عالية الإخراج، منخفضة التأخير، وقابلة للتحقق بقوة.
بشكل عام، شبكة Rollup الخاصة بـ Pharos
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تسجيلات الإعجاب 8
أعجبني
8
6
مشاركة
تعليق
0/400
FloorPriceNightmare
· منذ 22 س
اشتري بطاقة الرسوميات الآن، إذا لم تشتري فسوف تخدع الناس لتحقيق الربح في النهاية.
شاهد النسخة الأصليةرد0
RooftopReserver
· 08-01 23:17
توسيع الحيز يأتي بأساليب جديدة! رأيت خطأ عند فتح باب المصعد في الصباح.
شاهد النسخة الأصليةرد0
Fren_Not_Food
· 07-30 17:37
ما فائدة الحوسبة المتوازية، ألا يكفي tx الواحد؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
just_another_wallet
· 07-30 17:29
من لا يزال يلعب L1 البطيء؟ L2 هو الأفضل في العالم.
شاهد النسخة الأصليةرد0
LidoStakeAddict
· 07-30 17:29
拜托 شريك متواطئ المشكلة الأساسية هي أن كفاءة solidity منخفضة جداً
رسم بياني شامل للحوسبة المتوازية في Web3: خمس نماذج تساهم في تحقيق إنجازات جديدة في توسيع البلوكتشين
خريطة شاملة لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: أفضل حل للتوسع الأصلي؟
1. نظرة عامة على مسار الحوسبة المتوازية
"مثلث" عدم القدرة على تحقيق الثلاثة أهداف في blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" يكشف عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أمان متطرف، مشاركة شاملة، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع" الذي لا ينتهي، فإن الحلول الرئيسية لتوسيع blockchain في السوق اليوم تصنف حسب النمط، بما في ذلك:
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التجزئة، وحدات DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل عديم الحالة، وغيرها، والتي تغطي عدة مستويات بما في ذلك التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهي نظام توسيع كامل "تعاون متعدد الطبقات، وتركيبات معيارية". تركز هذه المقالة على طريقة التوسع الرئيسية القائمة على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة ( التوازي داخل السلسلة )، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات الداخلية للكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم أساليب التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة طموحات أداء مختلفة، ونماذج تطوير، وفلسفات معمارية، حيث تصبح حبيبات التوازي أكثر دقة، وتزداد شدة التوازي، وتزداد تعقيد الجدولة، كما تزداد تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتمثل في نظام الوكلاء (Agent / Actor Model)، ينتمي إلى نمط آخر من حسابات المتوازية، كجزء من نظام الرسائل عبر السلسلة / غير المتزامنة (نموذج غير المتزامن )، حيث يعمل كل وكيل ك"عملية ذكية مستقلة"، ويقوم بإرسال الرسائل بشكل غير متزامن، مدفوعاً بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
وخطط التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تجزئة التوسع، تنتمي إلى آلية التزامن على مستوى النظام، ولا تنتمي إلى الحساب المتوازي داخل السلسلة. إنهم يحققون التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/نطاقات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الأنواع من خطط التوسع ليست محور نقاش هذا المقال، لكننا سنستخدمها لمقارنة الاختلافات في مفاهيم الهيكل.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM:突破 حدود الأداء في التوافق
تطور هيكل المعالجة المتسلسلة للإيثريوم حتى الآن، حيث مر بعدة جولات من محاولات التوسع مثل التجزئة، ورول أب، والهياكل المودولارية، ولكن لا يزال هناك عنق زجاجة في قدرة التنفيذ. ومع ذلك، لا يزال EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والطاقة البيئية للعقود الذكية الحالية. لذلك، فإن سلسلة التعزيز المتوازية من EVM، التي تعتبر المسار الرئيسي الذي يوازن بين توافق النظام البيئي وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت الاتجاه المهم في جولة التوسع الجديدة. تعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث تبني هيكل معالجة EVM المتوازية مع التركيز على التنفيذ المتأخر وتفكيك الحالة، مستهدفةً سيناريوهات ذات تزامن عالٍ وقدرة إنتاجية عالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هي سلسلة كتل Layer1 عالية الأداء مصممة لإعادة تصميم آلة الإيثريوم الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ الإجماع بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution)، وفي طبقة التنفيذ يتم التنفيذ المتزامن المتفائل (Optimistic Parallel Execution). بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي الإجماع والتخزين، أدخلت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، لتحقيق تحسين شامل.
توزيع المهام: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
تعتبر Pipelining المبدأ الأساسي لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتلخص الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل بنية خط أنابيب ثلاثية الأبعاد. تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يحقق زيادة في الإنتاجية وتقليل في الكمون. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose)، التوصل إلى توافق (Consensus)، تنفيذ المعاملات (Execution)، وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلاسل التقليدية، عادة ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يقيد بشدة قابلية التوسع في الأداء. حققت Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن وتخزين غير متزامن. مما يقلل بشكل كبير من وقت الكتلة ( وقت الكتلة ) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وتفاصيل العمليات أكثر دقة، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذج تسلسلي صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختارت Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التغييرات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة، واكتشاف التعارضات ديناميكيًا أثناء التنفيذ، مما يجعلها أكثر شبهاً بالإيثريوم الأداء العالي، وتتمتع بنضج جيد يسهل تنفيذ انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهي مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية متوافقة مع EVM، يمكن أن تكون بمثابة سلسلة عامة مستقلة من L1، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على Ethereum(Execution Layer) أو كمكون模块化. الهدف الأساسي من التصميم هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتخطيط بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة واستجابة ذات زمن منخفض. الابتكار الرئيسي الذي قدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG التبعية الحالة(رسوم بيانية للدالة غير الدائرية) وآلية التزامن模块化، التي تشكل معًا نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "تعدد الخيوط داخل السلسلة".
Micro-VM(الميكرو الافتراضية)الهيكل: الحساب هو الخيط
أدخلت MegaETH نموذج تنفيذ "ماكينة افتراضية مصغرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُعَامَلاً"، لتوفير وحدة العزل الدنيا لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية عبر الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يتيح للعديد من الآلات الافتراضية التنفيذ المستقل، والتخزين المستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
مخطط الاعتماد للدولة: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
ميغا إي تي إتش أنشأت نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول لحالة الحسابات، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للتبعية(Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، وكل معاملة تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها بالكامل كعلاقات تبعية. يمكن تنفيذ المعاملات التي لا تتعارض مباشرة بشكل متوازي، بينما سيتم جدولة المعاملات التي لها علاقات تبعية وفقًا لترتيب طوبولوجي بشكل متسلسل أو مؤجل. يضمن رسم التبعية اتساق الحالة وعدم الكتابة المكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة ( ) التنفيذ غير المتكرر ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل استدعاء غير متزامنة دون منع الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن (Call Graph) ؛ معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يكسر MegaETH نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية لـ EVM، ويحقق تغليف الميكرو VM على مستوى الحسابات، من خلال جدولة المعاملات باستخدام رسم بياني يعتمد على الحالة، ويستبدل آلية الرسائل غير المتزامنة بدعوة المكدس المتزامن. إنها منصة حوسبة متوازية أعيد تصميمها بالكامل من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير التنفيذ"، وتوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة على السلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم تحويل الحسابات والعقود بالكامل إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه أكثر نظام التشغيل الموزع الفائق وفقًا لفكرة Ethereum.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH بشكل كبير عن تقسيم (Sharding): حيث يقوم التقسيم بتقسيم سلسلة الكتل أفقياً إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتولى كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، ويقوم بتوسيعها أفقياً فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين في مسار توسيع سلسلة الكتل: تعزيز رأسي وتوسيع أفقي.
تركز المشاريع مثل Monad و MegaETH للحوسبة المتوازية بشكل رئيسي على تحسين مسارات الإنتاجية، بهدف رئيسي هو زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ مؤجل (Deferred Execution) والميكرو آلة الافتراضية (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين L1 متوازية، شاملة، ومودولية، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها "Rollup Mesh". يدعم هذا الهيكل العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، ويتيح بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM وWasm)، كما أنه يدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات ذات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup Mesh:
علاوة على ذلك، قامت Pharos من خلال تقنيات شجرة Merkle متعددة النسخ، والترميز التفاضلي ) Delta Encoding (، والعنوان النسخي ) Versioned Addressing (، ودفع ADS ) ADS Pushdown (، بإعادة بناء نموذج التنفيذ من قاعدة محرك التخزين، وأطلقت محرك التخزين عالي الأداء Pharos Store، مما يحقق قدرة معالجة على السلسلة عالية الإخراج، منخفضة التأخير، وقابلة للتحقق بقوة.
بشكل عام، شبكة Rollup الخاصة بـ Pharos