Ethereum Sanal Makinesi EVM

EVM vs. Solidity

Akıllı sözleşme geliştirme, blok zinciri mühendislerinin temel becerisidir. Geliştiriciler genellikle iş mantığını uygulamak için Solidity gibi yüksek seviyeli dilleri kullanırlar. Ancak, EVM doğrudan Solidity kodunu yorumlayamaz; bunun yerine, sanal makine tarafından çalıştırılabilir düşük seviyeli dil ( opcode/bytecode) haline getirilmesi gerekir. Mevcut araçlar bu dönüşüm sürecini otomatik olarak tamamlayabilir, geliştiricilerin derleme detaylarını anlamak zorunluluğunu azaltır.

Derleme bazı ek maliyetler getirse de, düşük seviyeli kodlamaya aşina mühendisler, maksimum verimlilik ve gas tüketimini azaltmak için Solidity'de opcode kullanarak program mantığını doğrudan yazabilirler. Örneğin, tanınmış bir NFT ticaret platformunun işlem protokolü, kullanıcıların gas maliyetlerini en aza indirmek için inline assembly kullanmaktadır.

EVM performansındaki farklılıklar: standartlar ve uygulama

EVM, "işlem katmanı" olarak derlenmiş akıllı sözleşme opcode'larının nihai yürütme yeri olarak hizmet eder. EVM tarafından tanımlanan bytecode endüstri standardı haline gelmiştir. Ethereum Layer 2 ağları veya diğer bağımsız blok zincirleri için olsun, EVM standardı ile uyumluluk geliştiricilerin birden fazla ağda akıllı sözleşmeleri verimli bir şekilde dağıtmasını sağlar.

EVM bytecode standardına uymak, sanal makinenin EVM olarak adlandırılmasına neden olsa da, belirli uygulama yöntemlerinde önemli farklılıklar olabilir. Örneğin, Ethereum'un belirli bir istemcisi EVM standartlarını Go dilinde uygularken, Ethereum Vakfı'nın başka bir ekibi C++ uygulamasını sürdürmektedir. Bu çeşitlilik, farklı mühendislik optimizasyonları ve özelleştirilmiş uygulamalar için bir alan sağlar.

Paralel EVM Teknolojisi

Tarihsel olarak, blok zinciri topluluğu esas olarak konsensüs algoritmalarının yeniliğine odaklanmıştır; bazı tanınmış projeler, yürütme katmanından ziyade, konsensüs mekanizmaları nedeniyle ünlü olmuştur. Bu projelerin yürütme katmanında da yenilikler yaptığına rağmen, performansları genellikle sadece konsensüs algoritmalarından kaynaklandığı yanlış anlaşılmaktadır.

Aslında, yüksek performanslı blok zincirleri, yenilikçi bir konsensüs algoritması ile optimize edilmiş bir yürütme katmanının birleşimini gerektirir; bu, bir fıçı teorisine benzer. Sadece konsensüs algoritmasını geliştiren EVM blok zincirleri için, performansı artırmak genellikle daha güçlü düğüm yapılandırmaları gerektirir. Örneğin, tanınmış bir akıllı zincir, 2000 TPS gaz limiti altında blokları işlemek için Ethereum tam düğümünden birkaç kat daha güçlü donanım yapılandırmasına ihtiyaç duymaktadır. Teorik olarak, başka bir tanınmış Layer 2 ağı 1000 TPS'ye kadar desteklese de, gerçek performansı genellikle beklentilerin altında kalmaktadır.

Paralel işleme ihtiyacı

Çoğu blok zinciri sisteminde, işlemler sırayla gerçekleştirilir; bu, tek çekirdekli CPU'ya benzer. Bir sonraki hesaplama, mevcut hesaplama tamamlanana kadar başlayamaz. Bu yöntem basit olsa da ve sistemin karmaşıklığını düşük tutsa da, büyük kullanıcı sayılarını desteklemek için ölçeklenmesi zordur. Çok çekirdekli CPU paralel sanal makine moduna geçmek, aynı anda birden fazla işlemi işlemeyi mümkün kılarak verimliliği önemli ölçüde artırır.

Paralel yürütme, aynı akıllı sözleşmeye yönelik eşzamanlı işlemleri işlemek gibi mühendislik zorlukları getirdi. Bu, potansiyel çatışmaları çözmek için yeni mekanizmaların tasarımını gerektirir. İlgisiz akıllı sözleşmelerin paralel yürütülmesi, paralel işleme iş parçacığı sayısına göre neredeyse lineer bir işlem hacmi artışı sağlamaktadır.

Paralel EVM'nin yeniliği

Paralel EVM, blok zinciri sisteminin yürütme katmanını optimize etmeyi amaçlayan bir dizi yeniliği temsil eder. Örneğin, belirli bir yeni projenin ana yenilikleri şunlardır:

• Paralel işlem yürütme: Optimist paralel yürütme algoritması kullanarak, aynı anda birden fazla işlemin işlenmesine izin verir. İşlemler, aynı başlangıç durumundan başlayarak, giriş ve çıkışları izler ve her işlem için geçici sonuçlar üretir. Bir sonraki işlemin girişi ile mevcut işleme alınan işlemin çıkışı arasındaki ilişkiyi kontrol ederek, bir sonraki işlemin yürütülüp yürütülmeyeceğine karar verir.

• Gecikmeli İcra: Konsensüs mekanizmasında, düğümlerin işlemleri resmi olarak sıralamak için ana düğüm veya doğrulama düğümünün işlemleri gerçekleştirmesine gerek yoktur. Başlangıçta ana düğüm işlemleri sıralar ve düğümler arasında konsensüs sağlanır, ancak işlemler hemen gerçekleştirilmez, bunun yerine gerçekleştirme bağımsız bir kanala ertelenir.

• Özelleştirilmiş durum veritabanı: Durum depolama ve erişimini optimize etmek için Merkle ağacını doğrudan SSD'ye depolayarak. Bu yöntem, okuma genişleme etkisini en aza indirir, durum erişim hızını artırır ve akıllı sözleşme yürütümünü daha hızlı ve daha verimli hale getirir.

• Yüksek Performanslı Konsensüs Mekanizması: HotStuff konsensüs mekanizmasının geliştirilmiş bir versiyonu olup, dünya genelinde yüzlerce dağıtılmış düğüm arasında senkronizasyonu destekler ve lineer iletişim karmaşıklığına sahiptir. Oylama sürecinin farklı aşamalarının örtüşmesine olanak tanıyan bir boru hattı oylama aşaması kullanarak gecikmeyi azaltır ve konsensüs verimliliğini artırır.

Zorluk

Paralel EVM'nin teknik zorlukları

Sıralı işlem yürütme darboğazı esas olarak CPU ve durum okuma/yazma süreci ile ilgilidir. Paralel yürütme potansiyel durum çakışmalarını beraberinde getirir ve yürütmeden önce veya yürütmeden sonra çakışma kontrolü yapılması gerekir. Örneğin, dört paralel iş parçacığı tarafından işlenen işlemler aynı DEX havuzuyla etkileşime girdiğinde çakışma meydana gelir. Bu durum, verimli paralel işleme sağlamak için dikkatli bir çakışma tespiti ve çözüm mekanizması gerektirir.

Paralel EVM uygulamasının teknik farklılıklarının yanı sıra, ekiplerin genellikle durum veritabanının okuma/yazma performansını yeniden tasarlamaları ve artırmaları, ayrıca uyumlu bir konsensüs algoritması geliştirmeleri gerekmektedir.

Zorluklar ve Değerlendirmeler

Paralel EVM'nin karşılaştığı iki ana zorluk, Ethereum'un uzun vadeli mühendislik değerinin yakalanması ve düğüm merkezileşmesidir. Mevcut geliştirme aşaması, fikri mülkiyeti korumak için henüz tamamen açık kaynaklı değildir, ancak bu detaylar sonunda test ağı ve ana ağ başlatıldığında açıklanacaktır ve diğer blok zincirleri tarafından absorbe edilme riskiyle karşı karşıyadır. Hızlı ekosistem gelişimi, rekabet avantajını korumanın anahtarı olacaktır.

Düğüm merkezileşmesi, tüm yüksek performanslı blok zincirlerinin karşılaştığı bir zorluktur ve merkeziyetsizlik, güvenlik ve yüksek performans arasında bir denge sağlanması gerekmektedir. "Her donanım gereksiniminin TPS'si" gibi göstergeler, belirli donanım koşulları altında blok zincirinin verimliliğini karşılaştırmaya yardımcı olabilir, çünkü daha düşük donanım gereksinimleri daha fazla merkeziyetsiz düğümü destekleyebilir.

Paralel EVM'nin Yapısı

Paralel EVM yapısı, birden fazla proje ve çözüm içermektedir. Bazıları Layer 1 blok zincirleri, bazıları ise Layer 2 çözümleri olabilir. Bazıları mevcut ağlara dayanmaktadır, diğerleri ise açık kaynaklı istemcilerdir.

Paralel EVM'nin ana koşulu EVM uyumlu ağlardır. Bazı EVM dışı ağlar paralel yürütmeyi benimsemiş olsalar da, bunlar paralel EVM projeleri olarak kabul edilmez.

Şu anda mevcut olan paralel EVM ağları üç sınıfa ayrılmaktadır:

1. Paralel yürütme teknolojisi ile yükseltilen EVM uyumlu Layer 1 ağları: Bu ağlar başlangıçta paralel yürütme kullanmıyordu, ancak paralel EVM'yi desteklemek için teknik iterasyonlarla yükseltildi.

2. Başlangıçtan itibaren paralel yürütme teknolojisini benimseyen EVM uyumlu Layer 1 ağı: Bazı yeni projeler tasarım aşamasından itibaren paralel yürütmeyi dikkate aldı.

3. EVM dışı paralel yürütme teknolojisini benimseyen Layer 2 ağı: Bu ölçeklenebilir Layer 2 EVM uyumlu zincirler, EVM'yi takılabilir yürütme modüllerine soyutlar ve ihtiyaçlara göre en iyi "VM yürütme katmanını" seçmeyi sağlar, paralel yetenekleri gerçekleştirir.

Proje Genel Görünümü

Proje A: Önde Gelen Paralel EVM

Proje, geleneksel EVM'nin ölçeklenebilirlik sorununu çözmek için EVM'nin paralel yürütme ve boru hattı mimarisini optimize etmeyi hedefliyor, hedef 10,000 TPS ulaşmak. Sonunda büyük ölçekli bir finansman tamamlandı ve şimdiye kadar en fazla finansman alan ve en yüksek değere sahip paralel EVM projesi oldu. Kurucu ekip üyeleri tanınmış bir kuantum ticaret şirketinden geliyor. İç test ağı başlatıldı ve yakın zamanda halka açılması bekleniyor.

Proje B: Paralel EVM ağı başlatıldı

Başlangıçta ticarete odaklanan Layer 1 ağı, artık yüksek performanslı paralel EVM'ye yükseltildi ve TPS'yi 12,500'e çıkardı. Paralel EVM test ağı çevrimiçi oldu ve EVM uygulamalarının tek tıklamayla taşınmasını destekliyor. Ana ağın bu yılın ilk yarısında çevrimiçi olması bekleniyor. Yakın zamanda paralel işleme teknolojisini destekleyen Layer 2 ve Rollup ağlarının benimsenmesini sağlayan açık kaynaklı bir çerçeve tanıtıldı.

Proje C: İki Sanal Makine ile İcra Katmanını Güçlendirme

Bu proje, EVM'nin paralel yürütme desteğini genişleterek Layer 1 ağının ölçeklenebilirliğini artırmayı hedefliyor. EVM++ (EVM + WASM) inşa edilerek, EVM blok zinciri performansını ve ağ yürütme verimliliğini artırmayı amaçlıyoruz. Çekirdek ekip üyeleri, ülke içindeki tanınmış blok zinciri projelerinden geliyor. Kamu test ağı hizmete girdi ve ekosistem teşvik programı başlatıldı.

Proje D: Paralel EVM teknolojisinin tanıtılması

Cosmos SDK üzerine inşa edilmiş EVM uyumlu Layer 1 ağı, DeFi uygulamaları için tasarlanmıştır. Son zamanlarda, ağ performansını artırmak için paralel yürütme EVM teknolojisini tanıtmayı amaçlayan bir geliştirme planı açıklandı.

Proje E: EVM uyumluluğu çözümleri için EVM dışı ağlar

Belirli bir yüksek performans ağı üzerinde inşa edilen paralel EVM, bu ağın ilk EVM uyumluluk çözümüdür. Solidity ve Vyper EVM geliştiricilerinin DApp'leri tek tıkla dağıtmasına olanak tanır, yüksek işlem hacmi ve düşük gas ücreti avantajı sunar. EVM ağına benzer işlemleri, temel ağ işlemleri olarak paketleyip yürüterek işlem hızını artırır, TPS 2,000'i aşar.

Proje F: Ethereum'a EVM dışı Sanal Makineyi Getirmek

EVM dışı sanal makine destekli bir Rollup Layer 2 modüler genel çözümü. Ethereum üzerinde işlem verilerini hesaplar, ETH'yi gaz olarak kullanır, ancak yürütme katmanı EVM dışı bir ortamda çalışır. Son zamanlarda büyük ölçekli bir finansmanı tamamladı, ana ağ yakında geliştiricilere açılacak.

Proje G: Modüler VM Layer 2

OP Stack üzerine inşa edilmiş modüler VM Layer 2 ağı, aynı zamanda belirli bir ölçeklendirme ekosisteminin bir parçasıdır. Mevcut ana Ethereum ve Bitcoin Layer 2 ağlarına yüksek performanslı sanal makineleri entegre etmeyi amaçlamaktadır. Ethereum veya Bitcoin'in uzlaşma katmanı olarak kullanımı desteklenir, yürütme katmanı ise birden fazla sanal makine ile paralel yürütme gerçekleştirebilir.

Sonuç

Blok zinciri teknolojisinin ilerlemesiyle birlikte, yüksek performans sağlamak için yürütme katmanı ve konsensüs algoritmasına eşit derecede önem vermek gerekmektedir. Paralel EVM gibi yenilikler, verimlilik ve throughput artırmak için umut verici çözümler sunarak blok zincirinin daha ölçeklenebilir hale gelmesini sağlamakta ve daha geniş bir kullanıcı kitlesini destekleyebilmektedir. Bu teknolojilerin gelişimi ve uygulanması, blok zinciri ekosisteminin geleceğini şekillendirecek ve bu alandaki ilerlemeleri ve uygulamaları teşvik edecektir.