خريطة شاملة لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
1. خلفية تطبيق الحوسبة المتوازية في blockchain
تُظهر "مثلث المستحيل" في تقنية البلوكشين (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"قابلية التوسع" التوازن الجوهري في تصميم أنظمة البلوكشين، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أمان مثالي، مشاركة الجميع، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "قابلية التوسع"، تتنوع الحلول الرائجة لتوسيع البلوكشين في السوق الحالية حسب الأنماط، بما في ذلك:
تنفيذ التوسع المعزز: تعزيز القدرة التنفيذية في نفس الموقع، مثل المعالجة المتوازية، GPU، والمعالجات متعددة النوى.
توسيع نوع العزل للحالة: تقسيم أفقي للحالة/الشظايا، مثل الشظايا، UTXO، شبكات فرعية متعددة
توسيع نمط التعهيد خارج السلسلة: نقل التنفيذ إلى خارج السلسلة، مثل Rollup و Coprocessor و DA
توسيع نوع فك الارتباط الهيكلي: نمذجة الهيكل، التشغيل المتعاون، مثل سلسلة الوحدات، موحد المشاركة، Rollup Mesh
التوسع المتزامن غير المتزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع blockchain: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل بدون حالة، وما إلى ذلك، مما يغطي مستويات متعددة من التنفيذ والحالة والبيانات والهيكل، وهو نظام توسيع كامل "تعاون متعدد الطبقات، تجميع وحدات". بينما تركز هذه المقالة على أسلوب التوسيع الذي يعتمد على الحساب المتوازي.
الحساب المتوازي داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة معمارية، حيث يصبح حجم التوازي بشكل متزايد أكثر دقة، وشدة التوازي أعلى، وتعقيد الجدولة أيضًا أعلى، وتعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ تزداد أيضًا.
التوازي على مستوى الحساب (Account-level): يمثل مشروع سولانا
المستوى الموضوعي المتوازي (Object-level): يمثل مشروع Sui
المستوى المعاملاتي المتوازي (Transaction-level): يمثل المشروع Monad، Aptos
استدعاء المستوى / MicroVM المتوازي (Call-level / MicroVM): يمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات (Instruction-level): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكيانات الذكية (نموذج الوكيل / الكيان) كممثل، ينتمي إلى نمط آخر من حسابات التوازي، كنظام رسائل عبر السلسلة / غير متزامن (نموذج غير متزامن للكتل)، كل وكيل يعمل ك"عملية كيان ذكية" تعمل بشكل مستقل، رسائل غير متزامنة بطريقة متوازية، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، المشاريع الممثلة تشمل AO و ICP و Cartesi.
إن الحلول المعروفة مثل Rollup أو تقنيات توسيع الشظايا تنتمي إلى آليات التزامن على مستوى النظام، ولا تنتمي إلى الحساب المتوازي داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/مجالات تنفيذ بشكل متوازي" بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة/آلة افتراضية واحدة. هذه الحلول للتوسع ليست محور مناقشة هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها على أي حال لمقارنة الاختلافات في مفهوم الهيكل.
٢. سلسلة التحسين المتوازية EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
تطورت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثريوم حتى الآن، وقد مرت بعدة جولات من محاولات التوسع مثل التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المعيارية، ولكن لا يزال هناك عائق في سعة طبقة التنفيذ لم يتم اختراقه بشكل جوهري. ومع ذلك، لا تزال EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة في قاعدة المطورين وطاقتها البيئية الحالية لعقود الذكاء. وبالتالي، فإن سلسلة تعزيز EVM المتوازية، التي تأخذ في الاعتبار التوافق البيئي وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت الاتجاه الرئيسي في التطور الجديد للتوسع. تعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث تبني بنية المعالجة المتوازية لـ EVM التي تستهدف سيناريوهات ذات تزامن عالٍ وسعة نقل عالية، بدءاً من التنفيذ المؤجل وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي في Monad
Monad هي سلسلة بلوكشين Layer1 عالية الأداء مصممة من جديد لآلة Ethereum الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ الإجماع بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة الإجماع، والتنفيذ المتفائل المتزامن (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة الإجماع والتخزين، قدمت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، لتحقيق تحسين شامل من طرف إلى طرف.
الأنابيب: آلية التنفيذ المتوازية متعددة المراحل
Pipelining هو المفهوم الأساسي لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الأساسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة ومعالجة هذه المراحل بالتوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، وتعمل كل مرحلة على خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يصل إلى تحسين السعة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) الوصول إلى توافق (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلاسل التقليدية، غالبًا ما تكون عملية توافق المعاملات والتنفيذ عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من قابلية التوسع في الأداء. قامت Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" بتحقيق توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، وتخزين غير متزامن. مما يقلل بشكل كبير من زمن الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تقسيمًا، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية التوافق (طبقة التوافق) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقد.
عملية التنفيذ (طبقة التنفيذ) تُ triggered بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد الانتهاء من الإجماع، يتم الدخول مباشرةً في عملية إجماع الكتلة التالية دون الحاجة إلى الانتظار لإكمال التنفيذ.
التنفيذ المتوازي المتفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذجاً صارماً للتنفيذ التسلسلي للمعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad سينفذ جميع المعاملات بالتوازي بتفاؤل، مع افتراض أن معظم المعاملات لا تتعارض مع بعضها البعض.
تشغيل "كاشف الصراع (Conflict Detector))" لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة (مثل الصراع في القراءة/الكتابة).
إذا تم الكشف عن تعارض، فسيتم تنفيذ المعاملات المتعارضة بشكل متسلسل لضمان صحة الحالة.
موناد اختارت مسار التوافق: تقليل تغييرات قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة وكشف التداخلات ديناميكياً لتحقيق التوازي، يشبه أكثر إصدار الأداء من إيثيريوم، نضجها يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM، إنها معجل التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتوافق مع EVM، ويمكن أن تعمل كشبكة عامة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على Ethereum أو كمكون معياري. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحسابات، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتوجيه بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التزامن داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG يعتمد على الحالة (رسم بياني يعتمد على الحالة بدون حلقة) وآلية مزامنة معيارية، مما يبني نظام تنفيذ متوازي يركز على "التنفيذ المتوازي داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
تقدم MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية دقيقة (Micro-VM) لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "متعددة الخيوط"، لتوفير وحدة العزل الأدنى للجدولة المتوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية فيما بينها من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، حيث يمكن لعدد كبير من الآلات الافتراضية أن تعمل بشكل مستقل وتخزن بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بطبيعتها.
اعتماد الحالة DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل معاملة تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها كلها كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما سيتم جدولة المعاملات التي لديها علاقات اعتماد بالتسلسل أو بتأخير حسب ترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد الحفاظ على تناسق الحالة وعدم الكتابة المتكررة 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 (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع الانتظار ؛ يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو افتراضي على مستوى الحساب، وإجراء جدولة المعاملات من خلال رسم اعتماد الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → عملية التنفيذ" بشكل كامل، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة على السلسلة ذات أداء عالي من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل، من أجل تحرير أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، مما يجعله أقرب إلى نظام تشغيل موزع فائق تحت فلسفة إيثريوم.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH كثيرًا عن تقسيم الشبكة (Sharding): حيث يقوم تقسيم الشبكة بقطع سلسلة الكتل أفقيًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا 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 فقط بتوسيع الطبقة التنفيذية أفقيًا، مع تحسين التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة لتجاوز الأداء. يمثل كلاهما اتجاهين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسيع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على مسار تحسين القدرة على المعالجة، مع الهدف الرئيسي المتمثل في تحسين TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وهندسة الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر Pharos Network شبكة بلوكتشين L1 معيارية ومتعددة الطبقات، تُعرف آلية الحوسبة المتوازية الأساسية الخاصة بها باسم "Rollup Mesh". يدعم هذا الهيكل العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، ويدعم بيئات متعددة من الآلات الافتراضية (EVM و Wasm)، ويجمع بين تقنيات متقدمة مثل الإثباتات بدون معرفة (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup Mesh:
معالجة الأنابيب غير المتزامنة على مدار دورة الحياة الكاملة (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): يقوم Pharos بفصل مراحل المعاملة المختلفة (مثل الاتفاق، التنفيذ، التخزين) ويستخدم طريقة المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الكلية.
التنفيذ المتوازي لآلتين افتراضيتين (Dual VM Parallel Execution): يدعم Pharos بيئتي الآلات الافتراضية EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة وفقًا لاحتياجاتهم. لا تعزز هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا من قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات المعالجة الخاصة (SPNs): تعتبر SPNs مكونًا أساسيًا في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المودولارية، مخصصة لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز المزيد من قابلية توسيع النظام وأدائه.
الإجماع المعياري وآلية إعادة الرهن (Modular Consensus & Restaking): قدمت Pharos آلية إجماع مرنة تدعم نماذج إجماع متعددة (مثل PBFT و PoS و PoA) ، من خلال بروتوكول إعادة الرهن (
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 12
أعجبني
12
2
مشاركة
تعليق
0/400
NFTArchaeologis
· 08-01 13:55
الثالوث الغير مقدس؟ إنه يذكرني بالمعضلة الفنية ل The Thing ، أقدم مشروع فني موزع في عام 97
بانوراما الحوسبة المتوازية في Web3: الطريق المستقبلي للتوسع داخل السلسلة
خريطة شاملة لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
1. خلفية تطبيق الحوسبة المتوازية في blockchain
تُظهر "مثلث المستحيل" في تقنية البلوكشين (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"قابلية التوسع" التوازن الجوهري في تصميم أنظمة البلوكشين، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أمان مثالي، مشاركة الجميع، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "قابلية التوسع"، تتنوع الحلول الرائجة لتوسيع البلوكشين في السوق الحالية حسب الأنماط، بما في ذلك:
تشمل حلول توسيع blockchain: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل بدون حالة، وما إلى ذلك، مما يغطي مستويات متعددة من التنفيذ والحالة والبيانات والهيكل، وهو نظام توسيع كامل "تعاون متعدد الطبقات، تجميع وحدات". بينما تركز هذه المقالة على أسلوب التوسيع الذي يعتمد على الحساب المتوازي.
الحساب المتوازي داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة معمارية، حيث يصبح حجم التوازي بشكل متزايد أكثر دقة، وشدة التوازي أعلى، وتعقيد الجدولة أيضًا أعلى، وتعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ تزداد أيضًا.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكيانات الذكية (نموذج الوكيل / الكيان) كممثل، ينتمي إلى نمط آخر من حسابات التوازي، كنظام رسائل عبر السلسلة / غير متزامن (نموذج غير متزامن للكتل)، كل وكيل يعمل ك"عملية كيان ذكية" تعمل بشكل مستقل، رسائل غير متزامنة بطريقة متوازية، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، المشاريع الممثلة تشمل AO و ICP و Cartesi.
إن الحلول المعروفة مثل Rollup أو تقنيات توسيع الشظايا تنتمي إلى آليات التزامن على مستوى النظام، ولا تنتمي إلى الحساب المتوازي داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/مجالات تنفيذ بشكل متوازي" بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة/آلة افتراضية واحدة. هذه الحلول للتوسع ليست محور مناقشة هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها على أي حال لمقارنة الاختلافات في مفهوم الهيكل.
٢. سلسلة التحسين المتوازية EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
تطورت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثريوم حتى الآن، وقد مرت بعدة جولات من محاولات التوسع مثل التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المعيارية، ولكن لا يزال هناك عائق في سعة طبقة التنفيذ لم يتم اختراقه بشكل جوهري. ومع ذلك، لا تزال EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة في قاعدة المطورين وطاقتها البيئية الحالية لعقود الذكاء. وبالتالي، فإن سلسلة تعزيز EVM المتوازية، التي تأخذ في الاعتبار التوافق البيئي وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت الاتجاه الرئيسي في التطور الجديد للتوسع. تعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث تبني بنية المعالجة المتوازية لـ EVM التي تستهدف سيناريوهات ذات تزامن عالٍ وسعة نقل عالية، بدءاً من التنفيذ المؤجل وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي في Monad
Monad هي سلسلة بلوكشين Layer1 عالية الأداء مصممة من جديد لآلة Ethereum الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ الإجماع بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة الإجماع، والتنفيذ المتفائل المتزامن (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة الإجماع والتخزين، قدمت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، لتحقيق تحسين شامل من طرف إلى طرف.
الأنابيب: آلية التنفيذ المتوازية متعددة المراحل
Pipelining هو المفهوم الأساسي لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الأساسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة ومعالجة هذه المراحل بالتوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، وتعمل كل مرحلة على خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يصل إلى تحسين السعة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) الوصول إلى توافق (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلاسل التقليدية، غالبًا ما تكون عملية توافق المعاملات والتنفيذ عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من قابلية التوسع في الأداء. قامت Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" بتحقيق توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، وتخزين غير متزامن. مما يقلل بشكل كبير من زمن الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تقسيمًا، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
التنفيذ المتوازي المتفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذجاً صارماً للتنفيذ التسلسلي للمعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
موناد اختارت مسار التوافق: تقليل تغييرات قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة وكشف التداخلات ديناميكياً لتحقيق التوازي، يشبه أكثر إصدار الأداء من إيثيريوم، نضجها يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM، إنها معجل التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتوافق مع EVM، ويمكن أن تعمل كشبكة عامة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على Ethereum أو كمكون معياري. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحسابات، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتوجيه بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التزامن داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG يعتمد على الحالة (رسم بياني يعتمد على الحالة بدون حلقة) وآلية مزامنة معيارية، مما يبني نظام تنفيذ متوازي يركز على "التنفيذ المتوازي داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
تقدم MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية دقيقة (Micro-VM) لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "متعددة الخيوط"، لتوفير وحدة العزل الأدنى للجدولة المتوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية فيما بينها من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، حيث يمكن لعدد كبير من الآلات الافتراضية أن تعمل بشكل مستقل وتخزن بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بطبيعتها.
اعتماد الحالة DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل معاملة تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها كلها كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما سيتم جدولة المعاملات التي لديها علاقات اعتماد بالتسلسل أو بتأخير حسب ترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد الحفاظ على تناسق الحالة وعدم الكتابة المتكررة 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 (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع الانتظار ؛ يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو افتراضي على مستوى الحساب، وإجراء جدولة المعاملات من خلال رسم اعتماد الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → عملية التنفيذ" بشكل كامل، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة على السلسلة ذات أداء عالي من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل، من أجل تحرير أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، مما يجعله أقرب إلى نظام تشغيل موزع فائق تحت فلسفة إيثريوم.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH كثيرًا عن تقسيم الشبكة (Sharding): حيث يقوم تقسيم الشبكة بقطع سلسلة الكتل أفقيًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا 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 فقط بتوسيع الطبقة التنفيذية أفقيًا، مع تحسين التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة لتجاوز الأداء. يمثل كلاهما اتجاهين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسيع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على مسار تحسين القدرة على المعالجة، مع الهدف الرئيسي المتمثل في تحسين TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وهندسة الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر Pharos Network شبكة بلوكتشين L1 معيارية ومتعددة الطبقات، تُعرف آلية الحوسبة المتوازية الأساسية الخاصة بها باسم "Rollup Mesh". يدعم هذا الهيكل العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، ويدعم بيئات متعددة من الآلات الافتراضية (EVM و Wasm)، ويجمع بين تقنيات متقدمة مثل الإثباتات بدون معرفة (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup Mesh: