O desenvolvimento de contratos inteligentes é uma habilidade básica para engenheiros de blockchain. Os desenvolvedores geralmente usam linguagens de alto nível, como Solidity, para implementar a lógica de negócios. No entanto, a EVM não pode interpretar diretamente o código Solidity, sendo necessário compilá-lo para uma linguagem de baixo nível executável pela máquina virtual ( código de operação/código de bytes ). Ferramentas existentes podem automatizar esse processo de conversão, aliviando a carga sobre os desenvolvedores para entender os detalhes da compilação.
Apesar de a compilação trazer alguns custos adicionais, engenheiros familiarizados com codificação de baixo nível podem escrever a lógica do programa diretamente em Solidity usando códigos de operação, para obter a máxima eficiência e reduzir o consumo de gas. Por exemplo, o protocolo de transação de uma conhecida plataforma de negociação de NFTs utiliza extensivamente montagem inline para minimizar os custos de gas para os usuários.
Diferenças de desempenho da EVM: padrões e implementações
A EVM, como "camada de execução", é o local onde os códigos de operação do contrato inteligente compilado são finalmente executados. O bytecode definido pela EVM tornou-se o padrão da indústria. Quer seja para redes Layer 2 do Ethereum ou outras blockchains independentes, a compatibilidade com o padrão EVM permite que os desenvolvedores implementem contratos inteligentes de forma eficiente em múltiplas redes.
Embora o cumprimento do padrão de bytecode EVM faça com que a Máquina virtual seja chamada de EVM, os métodos de implementação específicos podem variar significativamente. Por exemplo, um cliente do Ethereum implementou o padrão EVM na linguagem Go, enquanto outra equipe da Fundação Ethereum mantém a implementação em C++. Essa diversidade oferece espaço para diferentes otimizações de engenharia e implementações personalizadas.
Tecnologia EVM paralela
Historicamente, a comunidade de blockchain concentrou-se principalmente na inovação dos algoritmos de consenso, e alguns projetos conhecidos tornaram-se famosos devido ao seu mecanismo de consenso, e não à sua camada de execução. Embora esses projetos tenham também inovado na camada de execução, o seu desempenho é frequentemente mal interpretado como sendo apenas proveniente do seu algoritmo de consenso.
Na verdade, blockchains de alto desempenho precisam da combinação de algoritmos de consenso inovadores e camadas de execução otimizadas, semelhante à teoria do barril. Para blockchains EVM que apenas melhoram os algoritmos de consenso, aumentar o desempenho geralmente requer configurações de nós mais robustas. Por exemplo, uma conhecida cadeia inteligente processa blocos sob um limite de gas de 2000 TPS, necessitando de configurações de hardware várias vezes superiores às de um nó completo do Ethereum. Embora outra rede Layer 2 conhecida suporte teoricamente até 1000 TPS, seu desempenho real costuma estar abaixo do esperado.
Demanda por processamento paralelo
Na maioria dos sistemas de blockchain, as transações são executadas em ordem, semelhante a uma CPU de núcleo único, onde o próximo cálculo deve esperar que o cálculo atual seja concluído. Embora esse método seja simples e a complexidade do sistema seja baixa, é difícil escalar para suportar um grande número de usuários. A transição para um modelo de máquina virtual paralela de CPU de múltiplos núcleos permite processar várias transações simultaneamente, aumentando significativamente a taxa de transferência.
A execução paralela trouxe desafios de engenharia, como o processamento de transações concorrentes que escrevem no mesmo contrato inteligente. Isso requer o design de novos mecanismos para resolver conflitos potenciais. A execução paralela de contratos inteligentes não relacionados pode alcançar um aumento de throughput quase linear de acordo com o número de threads de processamento paralelo.
Inovação da EVM Paralela
O EVM paralelo representa uma série de inovações destinadas a otimizar a camada de execução dos sistemas de blockchain. Tomando como exemplo um novo projeto emergente, suas inovações chave incluem:
Execução de transações paralelas: utiliza um algoritmo de execução paralela otimista, permitindo que várias transações sejam processadas simultaneamente. As transações começam a partir do mesmo estado inicial, rastreando entradas e saídas, gerando resultados temporários para cada transação. A execução da próxima transação é decidida verificando se a entrada da próxima transação está relacionada à saída da transação que está atualmente em processamento.
Execução atrasada: No mecanismo de consenso, os nós podem alcançar uma ordenação formal das transações sem que o nó principal ou os nós de validação executem as transações. Inicialmente, o nó principal ordena as transações e alcança consenso entre os nós, mas não executa as transações imediatamente, em vez disso, adia a execução para um canal independente.
Base de dados de estado personalizada: otimiza o armazenamento e acesso ao estado ao armazenar diretamente a árvore Merkle em SSD. Este método minimiza o efeito de amplificação de leitura, aumentando a velocidade de acesso ao estado, tornando a execução de contratos inteligentes mais rápida e eficiente.
Mecanismo de consenso de alto desempenho: versão melhorada do mecanismo de consenso HotStuff, que suporta a sincronização entre centenas de nós distribuídos globalmente, com complexidade de comunicação linear. Adota fases de votação em pipeline, permitindo que diferentes fases do processo de votação possam ocorrer em sobreposição, reduzindo a latência e aumentando a eficiência do consenso.
Desafio
desafios técnicos da EVM paralela
O gargalo na execução de transações em ordem está principalmente relacionado ao CPU e ao processo de leitura/escrita de estado. A execução paralela introduz potenciais conflitos de estado, exigindo verificação de conflitos antes ou após a execução. Por exemplo, quando quatro threads paralelas processam transações que interagem com o mesmo pool DEX, ocorre um conflito. Essa situação requer um cuidadoso mecanismo de detecção e resolução de conflitos para garantir um processamento paralelo eficiente.
Além das diferenças técnicas na implementação paralela da EVM, as equipes geralmente precisam redesenhar e aprimorar o desempenho de leitura/escrita do banco de dados de estado, bem como desenvolver um algoritmo de consenso compatível.
Desafios e considerações
Os dois principais desafios enfrentados pela EVM paralela são a captura de valor de engenharia a longo prazo do Ethereum e a centralização dos nós. A fase de desenvolvimento atual não está totalmente open source para proteger a propriedade intelectual, mas esses detalhes serão finalmente divulgados quando a testnet e a mainnet forem lançadas, enfrentando o risco de serem absorvidos por outras blockchains. O rápido desenvolvimento do ecossistema será a chave para manter a vantagem competitiva.
A centralização dos nós é um desafio enfrentado por todas as blockchains de alto desempenho, sendo necessário equilibrar entre descentralização, segurança e alto desempenho. Indicadores como "TPS por requisitos de hardware" podem ajudar a comparar a eficiência das blockchains sob condições de hardware específicas, uma vez que uma menor demanda de hardware pode suportar mais nós descentralizados.
O panorama da EVM paralela
O padrão EVM paralelo inclui vários projetos e soluções. Alguns são blockchains de Camada 1, enquanto outros podem ser soluções de Camada 2. Alguns são baseados em redes existentes, enquanto outros são clientes de código aberto.
A principal condição para a EVM paralela é uma rede compatível com a EVM. Embora algumas redes não EVM também utilizem execução paralela, elas não são consideradas projetos de EVM paralela.
Atualmente, as redes EVM paralelas existentes podem ser divididas em três categorias:
Redes Layer 1 compatíveis com EVM atualizadas através de tecnologia de execução paralela: essas redes inicialmente não adotavam execução paralela, mas foram atualizadas por iteração técnica para suportar EVM paralela.
Redes Layer 1 compatíveis com EVM que adotam tecnologia de execução paralela desde o início: alguns projetos emergentes consideraram a execução paralela desde o início do design.
Redes Layer 2 que utilizam tecnologia de execução paralela não EVM: Essas cadeias Layer 2 compatíveis com EVM orientadas para a escalabilidade abstraem a EVM em módulos de execução plugáveis, permitindo selecionar a melhor "camada de execução VM" conforme necessário, alcançando capacidade paralela.
Visão geral do projeto
Projeto A: EVM paralela líder
O projeto visa resolver o problema de escalabilidade do EVM tradicional, otimizando a execução paralela e a arquitetura de pipeline, com o objetivo de atingir 10.000 TPS. Recentemente, foi concluído um financiamento em larga escala, tornando-se o projeto de EVM paralela com mais financiamento e maior valorização até agora. Os membros da equipe fundadora vêm de uma renomada empresa de negociação quantitativa. A rede de teste interna foi lançada e espera-se que seja aberta ao público em breve.
Projeto B: Lançamento da rede EVM paralela
Uma rede Layer 1 inicialmente focada em transações, agora atualizada para um EVM paralelo de alto desempenho, aumentando o TPS para 12.500. A testnet EVM paralela já está online, suportando a migração com um clique de aplicações EVM. A mainnet está prevista para ser lançada no primeiro semestre deste ano. Recentemente, foi lançado um framework open source, suportando a adoção de rede Layer 2 e Rollup com tecnologia de processamento paralelo.
Projeto C: Aumentar a camada de execução através de duas Máquinas Virtuais
Este projeto visa melhorar a escalabilidade das redes Layer 1 através da expansão do suporte EVM para execução paralela. Ao construir EVM++ (EVM + WASM), pretende-se melhorar o desempenho da blockchain EVM e a eficiência da execução em rede. Os membros da equipa central vêm de projetos de blockchain conhecidos no país. A rede de testes pública já está online e o programa de incentivos do ecossistema foi iniciado.
Projeto D: Introdução da tecnologia EVM paralela
Rede Layer 1 compatível com EVM construída com base no Cosmos SDK, projetada especificamente para aplicações DeFi. Recentemente, foi anunciado um plano de desenvolvimento com o objetivo de introduzir a tecnologia de execução paralela EVM para melhorar o desempenho da rede.
Projeto E: solução de compatibilidade EVM para redes não EVM
A EVM paralela construída sobre uma rede de alto desempenho é a primeira solução de compatibilidade EVM dessa rede. Suporta o desenvolvimento de DApp por desenvolvedores EVM em Solidity e Vyper com um clique, desfrutando de alta capacidade de processamento e baixas taxas de gas. Embala transações semelhantes da rede EVM como transações da rede subjacente para execução, aumentando assim a velocidade das transações, com TPS superior a 2.000.
Projeto F: Introduzir uma máquina virtual não EVM no Ethereum
Uma solução modular de camada 2 Rollup suportada por uma Máquina virtual não EVM. As transações são liquidadas na Ethereum, usando ETH como gás, mas sua camada de execução opera em um ambiente não EVM. Recentemente, foi concluído um financiamento em larga escala e a mainnet será aberta aos desenvolvedores em breve.
Projeto G: Camada 2 VM Modular
Uma rede modular VM Layer 2 construída com base no OP Stack, que também é parte de um certo ecossistema de escalabilidade. Destina-se a introduzir máquinas virtuais de alto desempenho nas principais redes Layer 2 existentes do Ethereum e do Bitcoin. Suporta o uso de Ethereum ou Bitcoin como camada de liquidação, e a camada de execução pode usar várias máquinas virtuais para execução paralela.
Conclusão
Com o avanço da tecnologia blockchain, a atenção à camada de execução e ao algoritmo de consenso é igualmente importante para alcançar alto desempenho. Inovações como EVM paralela oferecem soluções promissoras para aumentar a taxa de transferência e a eficiência, tornando a blockchain mais escalável e capaz de suportar uma base de usuários mais ampla. O desenvolvimento e a implementação dessas tecnologias moldarão o futuro do ecossistema blockchain, impulsionando o progresso e a aplicação adicionais neste campo.
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MEVSupportGroup
· 07-22 10:41
Ai, sou mais um idiota que foi feito de parvo por um caixa eletrônico.
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StakeHouseDirector
· 07-21 04:36
gás caro demais.. quem vai salvar o ETH uhuu
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ZenZKPlayer
· 07-20 04:03
Ecstasy festivo economizador de taxas de gás
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ImpermanentPhobia
· 07-20 03:59
gás tão alto, isso ainda é considerado economizar
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StablecoinGuardian
· 07-20 03:58
Novamente a taxa de gás aumentou.
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ThatsNotARugPull
· 07-20 03:55
gás tão barato, ainda se importa com a taxa de gás?
Análise completa da tecnologia EVM paralela: inovação em blockchain que quebra o gargalo de desempenho.
Máquina Virtual Ethereum EVM
Máquina Virtual Ethereum vs. Solidity
O desenvolvimento de contratos inteligentes é uma habilidade básica para engenheiros de blockchain. Os desenvolvedores geralmente usam linguagens de alto nível, como Solidity, para implementar a lógica de negócios. No entanto, a EVM não pode interpretar diretamente o código Solidity, sendo necessário compilá-lo para uma linguagem de baixo nível executável pela máquina virtual ( código de operação/código de bytes ). Ferramentas existentes podem automatizar esse processo de conversão, aliviando a carga sobre os desenvolvedores para entender os detalhes da compilação.
Apesar de a compilação trazer alguns custos adicionais, engenheiros familiarizados com codificação de baixo nível podem escrever a lógica do programa diretamente em Solidity usando códigos de operação, para obter a máxima eficiência e reduzir o consumo de gas. Por exemplo, o protocolo de transação de uma conhecida plataforma de negociação de NFTs utiliza extensivamente montagem inline para minimizar os custos de gas para os usuários.
Diferenças de desempenho da EVM: padrões e implementações
A EVM, como "camada de execução", é o local onde os códigos de operação do contrato inteligente compilado são finalmente executados. O bytecode definido pela EVM tornou-se o padrão da indústria. Quer seja para redes Layer 2 do Ethereum ou outras blockchains independentes, a compatibilidade com o padrão EVM permite que os desenvolvedores implementem contratos inteligentes de forma eficiente em múltiplas redes.
Embora o cumprimento do padrão de bytecode EVM faça com que a Máquina virtual seja chamada de EVM, os métodos de implementação específicos podem variar significativamente. Por exemplo, um cliente do Ethereum implementou o padrão EVM na linguagem Go, enquanto outra equipe da Fundação Ethereum mantém a implementação em C++. Essa diversidade oferece espaço para diferentes otimizações de engenharia e implementações personalizadas.
Tecnologia EVM paralela
Historicamente, a comunidade de blockchain concentrou-se principalmente na inovação dos algoritmos de consenso, e alguns projetos conhecidos tornaram-se famosos devido ao seu mecanismo de consenso, e não à sua camada de execução. Embora esses projetos tenham também inovado na camada de execução, o seu desempenho é frequentemente mal interpretado como sendo apenas proveniente do seu algoritmo de consenso.
Na verdade, blockchains de alto desempenho precisam da combinação de algoritmos de consenso inovadores e camadas de execução otimizadas, semelhante à teoria do barril. Para blockchains EVM que apenas melhoram os algoritmos de consenso, aumentar o desempenho geralmente requer configurações de nós mais robustas. Por exemplo, uma conhecida cadeia inteligente processa blocos sob um limite de gas de 2000 TPS, necessitando de configurações de hardware várias vezes superiores às de um nó completo do Ethereum. Embora outra rede Layer 2 conhecida suporte teoricamente até 1000 TPS, seu desempenho real costuma estar abaixo do esperado.
Demanda por processamento paralelo
Na maioria dos sistemas de blockchain, as transações são executadas em ordem, semelhante a uma CPU de núcleo único, onde o próximo cálculo deve esperar que o cálculo atual seja concluído. Embora esse método seja simples e a complexidade do sistema seja baixa, é difícil escalar para suportar um grande número de usuários. A transição para um modelo de máquina virtual paralela de CPU de múltiplos núcleos permite processar várias transações simultaneamente, aumentando significativamente a taxa de transferência.
A execução paralela trouxe desafios de engenharia, como o processamento de transações concorrentes que escrevem no mesmo contrato inteligente. Isso requer o design de novos mecanismos para resolver conflitos potenciais. A execução paralela de contratos inteligentes não relacionados pode alcançar um aumento de throughput quase linear de acordo com o número de threads de processamento paralelo.
Inovação da EVM Paralela
O EVM paralelo representa uma série de inovações destinadas a otimizar a camada de execução dos sistemas de blockchain. Tomando como exemplo um novo projeto emergente, suas inovações chave incluem:
Execução de transações paralelas: utiliza um algoritmo de execução paralela otimista, permitindo que várias transações sejam processadas simultaneamente. As transações começam a partir do mesmo estado inicial, rastreando entradas e saídas, gerando resultados temporários para cada transação. A execução da próxima transação é decidida verificando se a entrada da próxima transação está relacionada à saída da transação que está atualmente em processamento.
Execução atrasada: No mecanismo de consenso, os nós podem alcançar uma ordenação formal das transações sem que o nó principal ou os nós de validação executem as transações. Inicialmente, o nó principal ordena as transações e alcança consenso entre os nós, mas não executa as transações imediatamente, em vez disso, adia a execução para um canal independente.
Base de dados de estado personalizada: otimiza o armazenamento e acesso ao estado ao armazenar diretamente a árvore Merkle em SSD. Este método minimiza o efeito de amplificação de leitura, aumentando a velocidade de acesso ao estado, tornando a execução de contratos inteligentes mais rápida e eficiente.
Mecanismo de consenso de alto desempenho: versão melhorada do mecanismo de consenso HotStuff, que suporta a sincronização entre centenas de nós distribuídos globalmente, com complexidade de comunicação linear. Adota fases de votação em pipeline, permitindo que diferentes fases do processo de votação possam ocorrer em sobreposição, reduzindo a latência e aumentando a eficiência do consenso.
Desafio
desafios técnicos da EVM paralela
O gargalo na execução de transações em ordem está principalmente relacionado ao CPU e ao processo de leitura/escrita de estado. A execução paralela introduz potenciais conflitos de estado, exigindo verificação de conflitos antes ou após a execução. Por exemplo, quando quatro threads paralelas processam transações que interagem com o mesmo pool DEX, ocorre um conflito. Essa situação requer um cuidadoso mecanismo de detecção e resolução de conflitos para garantir um processamento paralelo eficiente.
Além das diferenças técnicas na implementação paralela da EVM, as equipes geralmente precisam redesenhar e aprimorar o desempenho de leitura/escrita do banco de dados de estado, bem como desenvolver um algoritmo de consenso compatível.
Desafios e considerações
Os dois principais desafios enfrentados pela EVM paralela são a captura de valor de engenharia a longo prazo do Ethereum e a centralização dos nós. A fase de desenvolvimento atual não está totalmente open source para proteger a propriedade intelectual, mas esses detalhes serão finalmente divulgados quando a testnet e a mainnet forem lançadas, enfrentando o risco de serem absorvidos por outras blockchains. O rápido desenvolvimento do ecossistema será a chave para manter a vantagem competitiva.
A centralização dos nós é um desafio enfrentado por todas as blockchains de alto desempenho, sendo necessário equilibrar entre descentralização, segurança e alto desempenho. Indicadores como "TPS por requisitos de hardware" podem ajudar a comparar a eficiência das blockchains sob condições de hardware específicas, uma vez que uma menor demanda de hardware pode suportar mais nós descentralizados.
O panorama da EVM paralela
O padrão EVM paralelo inclui vários projetos e soluções. Alguns são blockchains de Camada 1, enquanto outros podem ser soluções de Camada 2. Alguns são baseados em redes existentes, enquanto outros são clientes de código aberto.
A principal condição para a EVM paralela é uma rede compatível com a EVM. Embora algumas redes não EVM também utilizem execução paralela, elas não são consideradas projetos de EVM paralela.
Atualmente, as redes EVM paralelas existentes podem ser divididas em três categorias:
Redes Layer 1 compatíveis com EVM atualizadas através de tecnologia de execução paralela: essas redes inicialmente não adotavam execução paralela, mas foram atualizadas por iteração técnica para suportar EVM paralela.
Redes Layer 1 compatíveis com EVM que adotam tecnologia de execução paralela desde o início: alguns projetos emergentes consideraram a execução paralela desde o início do design.
Redes Layer 2 que utilizam tecnologia de execução paralela não EVM: Essas cadeias Layer 2 compatíveis com EVM orientadas para a escalabilidade abstraem a EVM em módulos de execução plugáveis, permitindo selecionar a melhor "camada de execução VM" conforme necessário, alcançando capacidade paralela.
Visão geral do projeto
Projeto A: EVM paralela líder
O projeto visa resolver o problema de escalabilidade do EVM tradicional, otimizando a execução paralela e a arquitetura de pipeline, com o objetivo de atingir 10.000 TPS. Recentemente, foi concluído um financiamento em larga escala, tornando-se o projeto de EVM paralela com mais financiamento e maior valorização até agora. Os membros da equipe fundadora vêm de uma renomada empresa de negociação quantitativa. A rede de teste interna foi lançada e espera-se que seja aberta ao público em breve.
Projeto B: Lançamento da rede EVM paralela
Uma rede Layer 1 inicialmente focada em transações, agora atualizada para um EVM paralelo de alto desempenho, aumentando o TPS para 12.500. A testnet EVM paralela já está online, suportando a migração com um clique de aplicações EVM. A mainnet está prevista para ser lançada no primeiro semestre deste ano. Recentemente, foi lançado um framework open source, suportando a adoção de rede Layer 2 e Rollup com tecnologia de processamento paralelo.
Projeto C: Aumentar a camada de execução através de duas Máquinas Virtuais
Este projeto visa melhorar a escalabilidade das redes Layer 1 através da expansão do suporte EVM para execução paralela. Ao construir EVM++ (EVM + WASM), pretende-se melhorar o desempenho da blockchain EVM e a eficiência da execução em rede. Os membros da equipa central vêm de projetos de blockchain conhecidos no país. A rede de testes pública já está online e o programa de incentivos do ecossistema foi iniciado.
Projeto D: Introdução da tecnologia EVM paralela
Rede Layer 1 compatível com EVM construída com base no Cosmos SDK, projetada especificamente para aplicações DeFi. Recentemente, foi anunciado um plano de desenvolvimento com o objetivo de introduzir a tecnologia de execução paralela EVM para melhorar o desempenho da rede.
Projeto E: solução de compatibilidade EVM para redes não EVM
A EVM paralela construída sobre uma rede de alto desempenho é a primeira solução de compatibilidade EVM dessa rede. Suporta o desenvolvimento de DApp por desenvolvedores EVM em Solidity e Vyper com um clique, desfrutando de alta capacidade de processamento e baixas taxas de gas. Embala transações semelhantes da rede EVM como transações da rede subjacente para execução, aumentando assim a velocidade das transações, com TPS superior a 2.000.
Projeto F: Introduzir uma máquina virtual não EVM no Ethereum
Uma solução modular de camada 2 Rollup suportada por uma Máquina virtual não EVM. As transações são liquidadas na Ethereum, usando ETH como gás, mas sua camada de execução opera em um ambiente não EVM. Recentemente, foi concluído um financiamento em larga escala e a mainnet será aberta aos desenvolvedores em breve.
Projeto G: Camada 2 VM Modular
Uma rede modular VM Layer 2 construída com base no OP Stack, que também é parte de um certo ecossistema de escalabilidade. Destina-se a introduzir máquinas virtuais de alto desempenho nas principais redes Layer 2 existentes do Ethereum e do Bitcoin. Suporta o uso de Ethereum ou Bitcoin como camada de liquidação, e a camada de execução pode usar várias máquinas virtuais para execução paralela.
Conclusão
Com o avanço da tecnologia blockchain, a atenção à camada de execução e ao algoritmo de consenso é igualmente importante para alcançar alto desempenho. Inovações como EVM paralela oferecem soluções promissoras para aumentar a taxa de transferência e a eficiência, tornando a blockchain mais escalável e capaz de suportar uma base de usuários mais ampla. O desenvolvimento e a implementação dessas tecnologias moldarão o futuro do ecossistema blockchain, impulsionando o progresso e a aplicação adicionais neste campo.