Розробка смарт-контрактів є основною навичкою блокчейн-інженера. Розробники зазвичай використовують такі високорівневі мови, як Solidity, для реалізації бізнес-логіки. Однак EVM не може безпосередньо інтерпретувати код Solidity, його потрібно скомпілювати в низькорівневу мову, яку може виконати віртуальна машина, ( операційний код/байт-код ). Існуючі інструменти можуть автоматично виконати цей процес конвертації, знижуючи навантаження на розробників у розумінні деталей компіляції.
Хоча компіляція приносить певні додаткові витрати, інженери, які знайомі з низькорівневим кодуванням, можуть безпосередньо використовувати код операцій в Solidity для написання програмної логіки, щоб досягти максимальної ефективності та зменшити витрати на газ. Наприклад, торговий протокол відомої платформи NFT значно використовує вбудовану асемблерну мову для мінімізації витрат газу для користувачів.
Різниця в продуктивності EVM: стандарти та реалізації
EVM як "виконавчий рівень" є місцем остаточного виконання байт-коду скомпільованих смарт-контрактів. Байт-код, визначений EVM, став галузевим стандартом. Незалежно від того, використовується він для мережі другого рівня Ethereum чи інших незалежних блокчейнів, сумісність зі стандартом EVM дозволяє розробникам ефективно розгортати смарт-контракти на кількох мережах.
Хоча відповідність стандарту байт-коду EVM робить віртуальну машину EVM, проте конкретні методи реалізації можуть мати значні відмінності. Наприклад, один з клієнтів Ethereum реалізує стандарт EVM мовою Go, тоді як інша команда фонду Ethereum підтримує реалізацію на C++. Ця різноманітність забезпечує простір для різних інженерних оптимізацій та індивідуальних реалізацій.
Паралельна технологія EVM
В історії блокчейн-спільнота в основному зосереджувалася на інноваціях у алгоритмах консенсусу, деякі відомі проекти стали відомими завдяки своїм механізмам консенсусу, а не своїм виконавчим шарам. Хоча ці проекти також впроваджували інновації у виконавчих шарах, їх продуктивність часто помилково вважається такою, що походить лише з їх алгоритмів консенсусу.
Насправді, високоінтенсивний блокчейн вимагає поєднання інноваційних алгоритмів консенсусу та оптимізованого виконавчого шару, подібно до теорії діжки. Для EVM-блокчейнів, які лише вдосконалюють алгоритм консенсусу, підвищення продуктивності часто потребує потужнішої конфігурації вузлів. Наприклад, одна відома смарт-ланцюг обробляє блоки при обмеженні gas у 2000 TPS, потребуючи апаратного забезпечення, яке в кілька разів потужніше, ніж у повних вузлів Ethereum. Хоча інша відома мережа Layer 2 теоретично підтримує до 1000 TPS, її фактична продуктивність зазвичай нижча за очікувану.
потреба в паралельній обробці
У більшості систем блокчейн транзакції виконуються по порядку, подібно до однокристального процесора (CPU), наступні обчислення повинні починатися лише після завершення поточного. Цей підхід, хоча й простий і з низькою складністю системи, важко масштабувати для підтримки величезної кількості користувачів. Перехід на багатоядерний процесор (CPU) та паралельний режим віртуальної машини дозволяє одночасно обробляти кілька транзакцій, що значно підвищує пропускну здатність.
Паралельне виконання призвело до інженерних викликів, таких як обробка одночасних транзакцій на одній і тій же смарт-контракті. Це вимагає розробки нових механізмів для вирішення потенційних конфліктів. Паралельне виконання не пов'язаних смарт-контрактів може забезпечити майже лінійне підвищення пропускної здатності відповідно до кількості паралельних оброблювальних потоків.
Інновації паралельної EVM
Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, спрямованих на оптимізацію виконувального рівня блокчейн-систем. Як приклад одного з нових проектів, його ключові інновації включають:
Паралельне виконання транзакцій: використовується оптимістичний алгоритм паралельного виконання, який дозволяє обробляти кілька транзакцій одночасно. Транзакції починаються з одного й того ж початкового стану, відслідковуються вхідні та вихідні дані, генеруються тимчасові результати для кожної транзакції. Виконання наступної транзакції визначається шляхом перевірки, чи пов'язані вхідні дані наступної транзакції з вихідними даними транзакції, що наразі обробляється.
Затримка виконання: у механізмі консенсусу вузли можуть досягати формального порядку транзакцій без необхідності виконання транзакцій головним вузлом або вузлом-верифікатором. Спочатку головний вузол сортує транзакції та досягає консенсусу між вузлами, але не виконує транзакції негайно, а відкладає виконання в незалежному каналі.
Кастомізована база даних стану: оптимізує зберігання та доступ до стану шляхом безпосереднього зберігання дерева Меркле на SSD. Цей підхід мінімізує ефект розширення читання, підвищуючи швидкість доступу до стану, що робить виконання смарт-контрактів швидшим і ефективнішим.
Високоефективний механізм консенсусу: покращена версія механізму консенсусу HotStuff, що підтримує синхронізацію між сотнями глобально розподілених вузлів з лінійною складністю комунікації. Використання конвеєрної стадії голосування дозволяє різним етапам процесу голосування перекриватися, зменшуючи затримки та підвищуючи ефективність консенсусу.
Виклик
Технічні виклики паралельної Віртуальної машини Ethereum
Головними вузькими місцями виконання послідовних угод є процеси читання/запису стану та ЦП. Паралельне виконання вводить потенційні конфлікти стану, які потребують перевірки конфліктів до або після виконання. Наприклад, коли чотири паралельні потоки обробляють угоди, що взаємодіють з одним і тим же DEX пулом, виникають конфлікти. Ця ситуація потребує ретельної перевірки конфліктів та механізмів їх вирішення, щоб забезпечити ефективну паралельну обробку.
Окрім технічних відмінностей реалізації EVM у паралельному режимі, команди зазвичай також повинні перепроектувати та покращити продуктивність читання/запису стану бази даних, а також розробити сумісний алгоритм консенсусу.
Виклики та міркування
Два основних виклики, з якими стикається паралельна EVM, це захоплення довгострокової інженерної вартості Ethereum та централізація вузлів. Поточний етап розробки не був повністю відкритий для захисту інтелектуальної власності, але ці деталі врешті-решт будуть розкриті під час запуску тестової та основної мережі, стикаючись з ризиком бути поглиненими іншими блокчейнами. Швидкий розвиток екосистеми буде ключовим для збереження конкурентної переваги.
Концентрація вузлів є викликом для всіх високопродуктивних блокчейнів, необхідно знайти баланс між децентралізацією, безпекою та високими показниками продуктивності. Показники, такі як "TPS для кожного апаратного забезпечення", можуть допомогти порівняти ефективність блокчейнів за певних умов апаратного забезпечення, оскільки нижчі вимоги до апаратного забезпечення можуть підтримувати більше децентралізованих вузлів.
Паралельна структура EVM
Паралельна архітектура EVM включає кілька проектів і рішень. Деякі з них є блокчейнами рівня 1, інші можуть бути рішеннями рівня 2. Деякі базуються на існуючих мережах, а деякі є відкритими клієнтами.
Основною умовою паралельного EVM є мережа, що є сумісною з EVM. Хоча деякі не-EVM мережі також використовують паралельне виконання, їх не вважають проектами паралельного EVM.
Наразі існуючі паралельні мережі EVM можна поділити на три категорії:
EVM-сумісна Layer 1 мережа, вдосконалена за допомогою технології паралельного виконання: ці мережі спочатку не підтримували паралельне виконання, але були вдосконалені через технологічну ітерацію для підтримки паралельного EVM.
EVM-сумісні мережі Layer 1, які з самого початку використовують технологію паралельного виконання: деякі нові проєкти з моменту свого дизайну враховували паралельне виконання.
Використання технології паралельного виконання не на EVM в мережах Layer 2: ці розширювальні мережі Layer 2, сумісні з EVM, абстрагують EVM в модулі виконання, що можуть бути вставлені, дозволяючи вибирати найкращий "шар виконання VM" відповідно до потреб, що забезпечує паралельні можливості.
Огляд проекту
Проект A: провідна паралельна Віртуальна машина Ethereum
Цей проєкт має на меті вирішення проблеми масштабованості традиційної EVM шляхом оптимізації паралельного виконання та конвеєрної архітектури, з метою досягнення 10,000 TPS. Нещодавно було завершено масштабне фінансування, що зробило його найбільш фінансованим та найвищо оціненим проєктом паралельної EVM на сьогодні. Члени засновницької команди походять з відомих компаній з кількісної торгівлі. Внутрішня тестова мережа вже запущена, і очікується, що незабаром вона стане доступною для публіки.
Проект B: запуск паралельної мережі EVM
Спочатку зосереджений на торгівлі Layer 1 мережі, він вже був оновлений до високопродуктивної паралельної Віртуальної машини Ethereum, що підвищує TPS до 12 500. Тестова мережа паралельної Віртуальної машини Ethereum вже запущена, підтримує одноклікову міграцію EVM-додатків. Основна мережа очікується в запущеній у першій половині цього року. Нещодавно було випущено відкриту архітектуру, що підтримує Layer 2 та Rollup мережі з використанням технології паралельної обробки.
Проект C: підвищення виконавчого рівня за допомогою двох Віртуальних машин
Цей проєкт має на меті підвищити масштабованість мережі Layer 1 шляхом розширення підтримки EVM для паралельного виконання. Через створення EVM++ (EVM + WASM) планується підвищення продуктивності блокчейну EVM та ефективності мережевого виконання. Члени основної команди походять з відомих національних блокчейн-проєктів. Публічна тестова мережа вже запущена, програма стимулювання екосистеми розпочата.
Проект D: впровадження паралельних технологій Віртуальної машини Ethereum
Базована на Cosmos SDK EVM-сумісна мережа Layer 1, створена спеціально для DeFi-додатків. Нещодавно було оголошено про план розробки, спрямований на впровадження паралельного виконання EVM-технології для підвищення продуктивності мережі.
Проект E: рішення з сумісності EVM для не-EVM мереж
Паралельна EVM, побудована на певній високопродуктивній мережі, є першим рішенням з EVM-сумісності для цієї мережі. Підтримує розробників EVM на Solidity та Vyper, які можуть здійснювати одноразове розгортання DApp, отримуючи вигоду від високої пропускної спроможності та низьких витрат на газ. Упаковує транзакції, подібні до транзакцій EVM, у транзакції базової мережі для виконання, що підвищує швидкість транзакцій, TPS перевищує 2000.
Проект F: Впровадження не-EVM Віртуальної машини в Ethereum
Модульне загальне рішення Rollup Layer 2, підтримуване не-EVM віртуальною машиною. Транзакційні дані розраховуються на Ethereum, використовуючи ETH як газ, але його виконавчий рівень працює в не-EVM середовищі. Нещодавно завершено масштабне фінансування, основна мережа незабаром відкриється для розробників.
Проект G: Модульна ВМ Layer 2
Модульна мережа Layer 2, побудована на основі OP Stack, є частиною певної екосистеми розширення. Мета полягає в тому, щоб ввести високопродуктивну віртуальну машину в існуючі основні мережі Layer 2 Ethereum та Bitcoin. Підтримується використання Ethereum або Bitcoin в якості рівня розрахунків, а виконавчий рівень може використовувати кілька віртуальних машин для паралельного виконання.
Висновок
З розвитком технології блокчейн увага до виконавчого шару та алгоритмів консенсусу є однаково важливою для досягнення високої продуктивності. Інновації, такі як паралельна EVM, забезпечують перспективні рішення для підвищення пропускної здатності та ефективності, роблячи блокчейн більш масштабованим і здатним підтримувати більш широкий коло користувачів. Розвиток та впровадження цих технологій сформують майбутнє екосистеми блокчейн, сприяючи подальшому прогресу та застосуванню в цій галузі.
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
10 лайків
Нагородити
10
6
Поділіться
Прокоментувати
0/400
MEVSupportGroup
· 07-22 10:41
Ай, знову я невдаха, якого обдурили люди, як лоха, біля банкомату.
Переглянути оригіналвідповісти на0
StakeHouseDirector
· 07-21 04:36
газ дорого коштує.. хто врятує ETH, ууу
Переглянути оригіналвідповісти на0
ZenZKPlayer
· 07-20 04:03
партія економії газу в захваті
Переглянути оригіналвідповісти на0
ImpermanentPhobia
· 07-20 03:59
газ такі високі, так що це ще можна вважати економією
Повний аналіз технології паралельного EVM: інновація Блокчейн, що долає продуктивні обмеження
Віртуальна машина Ethereum EVM
EVM проти Солідність
Розробка смарт-контрактів є основною навичкою блокчейн-інженера. Розробники зазвичай використовують такі високорівневі мови, як Solidity, для реалізації бізнес-логіки. Однак EVM не може безпосередньо інтерпретувати код Solidity, його потрібно скомпілювати в низькорівневу мову, яку може виконати віртуальна машина, ( операційний код/байт-код ). Існуючі інструменти можуть автоматично виконати цей процес конвертації, знижуючи навантаження на розробників у розумінні деталей компіляції.
Хоча компіляція приносить певні додаткові витрати, інженери, які знайомі з низькорівневим кодуванням, можуть безпосередньо використовувати код операцій в Solidity для написання програмної логіки, щоб досягти максимальної ефективності та зменшити витрати на газ. Наприклад, торговий протокол відомої платформи NFT значно використовує вбудовану асемблерну мову для мінімізації витрат газу для користувачів.
Різниця в продуктивності EVM: стандарти та реалізації
EVM як "виконавчий рівень" є місцем остаточного виконання байт-коду скомпільованих смарт-контрактів. Байт-код, визначений EVM, став галузевим стандартом. Незалежно від того, використовується він для мережі другого рівня Ethereum чи інших незалежних блокчейнів, сумісність зі стандартом EVM дозволяє розробникам ефективно розгортати смарт-контракти на кількох мережах.
Хоча відповідність стандарту байт-коду EVM робить віртуальну машину EVM, проте конкретні методи реалізації можуть мати значні відмінності. Наприклад, один з клієнтів Ethereum реалізує стандарт EVM мовою Go, тоді як інша команда фонду Ethereum підтримує реалізацію на C++. Ця різноманітність забезпечує простір для різних інженерних оптимізацій та індивідуальних реалізацій.
Паралельна технологія EVM
В історії блокчейн-спільнота в основному зосереджувалася на інноваціях у алгоритмах консенсусу, деякі відомі проекти стали відомими завдяки своїм механізмам консенсусу, а не своїм виконавчим шарам. Хоча ці проекти також впроваджували інновації у виконавчих шарах, їх продуктивність часто помилково вважається такою, що походить лише з їх алгоритмів консенсусу.
Насправді, високоінтенсивний блокчейн вимагає поєднання інноваційних алгоритмів консенсусу та оптимізованого виконавчого шару, подібно до теорії діжки. Для EVM-блокчейнів, які лише вдосконалюють алгоритм консенсусу, підвищення продуктивності часто потребує потужнішої конфігурації вузлів. Наприклад, одна відома смарт-ланцюг обробляє блоки при обмеженні gas у 2000 TPS, потребуючи апаратного забезпечення, яке в кілька разів потужніше, ніж у повних вузлів Ethereum. Хоча інша відома мережа Layer 2 теоретично підтримує до 1000 TPS, її фактична продуктивність зазвичай нижча за очікувану.
потреба в паралельній обробці
У більшості систем блокчейн транзакції виконуються по порядку, подібно до однокристального процесора (CPU), наступні обчислення повинні починатися лише після завершення поточного. Цей підхід, хоча й простий і з низькою складністю системи, важко масштабувати для підтримки величезної кількості користувачів. Перехід на багатоядерний процесор (CPU) та паралельний режим віртуальної машини дозволяє одночасно обробляти кілька транзакцій, що значно підвищує пропускну здатність.
Паралельне виконання призвело до інженерних викликів, таких як обробка одночасних транзакцій на одній і тій же смарт-контракті. Це вимагає розробки нових механізмів для вирішення потенційних конфліктів. Паралельне виконання не пов'язаних смарт-контрактів може забезпечити майже лінійне підвищення пропускної здатності відповідно до кількості паралельних оброблювальних потоків.
Інновації паралельної EVM
Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, спрямованих на оптимізацію виконувального рівня блокчейн-систем. Як приклад одного з нових проектів, його ключові інновації включають:
Паралельне виконання транзакцій: використовується оптимістичний алгоритм паралельного виконання, який дозволяє обробляти кілька транзакцій одночасно. Транзакції починаються з одного й того ж початкового стану, відслідковуються вхідні та вихідні дані, генеруються тимчасові результати для кожної транзакції. Виконання наступної транзакції визначається шляхом перевірки, чи пов'язані вхідні дані наступної транзакції з вихідними даними транзакції, що наразі обробляється.
Затримка виконання: у механізмі консенсусу вузли можуть досягати формального порядку транзакцій без необхідності виконання транзакцій головним вузлом або вузлом-верифікатором. Спочатку головний вузол сортує транзакції та досягає консенсусу між вузлами, але не виконує транзакції негайно, а відкладає виконання в незалежному каналі.
Кастомізована база даних стану: оптимізує зберігання та доступ до стану шляхом безпосереднього зберігання дерева Меркле на SSD. Цей підхід мінімізує ефект розширення читання, підвищуючи швидкість доступу до стану, що робить виконання смарт-контрактів швидшим і ефективнішим.
Високоефективний механізм консенсусу: покращена версія механізму консенсусу HotStuff, що підтримує синхронізацію між сотнями глобально розподілених вузлів з лінійною складністю комунікації. Використання конвеєрної стадії голосування дозволяє різним етапам процесу голосування перекриватися, зменшуючи затримки та підвищуючи ефективність консенсусу.
Виклик
Технічні виклики паралельної Віртуальної машини Ethereum
Головними вузькими місцями виконання послідовних угод є процеси читання/запису стану та ЦП. Паралельне виконання вводить потенційні конфлікти стану, які потребують перевірки конфліктів до або після виконання. Наприклад, коли чотири паралельні потоки обробляють угоди, що взаємодіють з одним і тим же DEX пулом, виникають конфлікти. Ця ситуація потребує ретельної перевірки конфліктів та механізмів їх вирішення, щоб забезпечити ефективну паралельну обробку.
Окрім технічних відмінностей реалізації EVM у паралельному режимі, команди зазвичай також повинні перепроектувати та покращити продуктивність читання/запису стану бази даних, а також розробити сумісний алгоритм консенсусу.
Виклики та міркування
Два основних виклики, з якими стикається паралельна EVM, це захоплення довгострокової інженерної вартості Ethereum та централізація вузлів. Поточний етап розробки не був повністю відкритий для захисту інтелектуальної власності, але ці деталі врешті-решт будуть розкриті під час запуску тестової та основної мережі, стикаючись з ризиком бути поглиненими іншими блокчейнами. Швидкий розвиток екосистеми буде ключовим для збереження конкурентної переваги.
Концентрація вузлів є викликом для всіх високопродуктивних блокчейнів, необхідно знайти баланс між децентралізацією, безпекою та високими показниками продуктивності. Показники, такі як "TPS для кожного апаратного забезпечення", можуть допомогти порівняти ефективність блокчейнів за певних умов апаратного забезпечення, оскільки нижчі вимоги до апаратного забезпечення можуть підтримувати більше децентралізованих вузлів.
Паралельна структура EVM
Паралельна архітектура EVM включає кілька проектів і рішень. Деякі з них є блокчейнами рівня 1, інші можуть бути рішеннями рівня 2. Деякі базуються на існуючих мережах, а деякі є відкритими клієнтами.
Основною умовою паралельного EVM є мережа, що є сумісною з EVM. Хоча деякі не-EVM мережі також використовують паралельне виконання, їх не вважають проектами паралельного EVM.
Наразі існуючі паралельні мережі EVM можна поділити на три категорії:
EVM-сумісна Layer 1 мережа, вдосконалена за допомогою технології паралельного виконання: ці мережі спочатку не підтримували паралельне виконання, але були вдосконалені через технологічну ітерацію для підтримки паралельного EVM.
EVM-сумісні мережі Layer 1, які з самого початку використовують технологію паралельного виконання: деякі нові проєкти з моменту свого дизайну враховували паралельне виконання.
Використання технології паралельного виконання не на EVM в мережах Layer 2: ці розширювальні мережі Layer 2, сумісні з EVM, абстрагують EVM в модулі виконання, що можуть бути вставлені, дозволяючи вибирати найкращий "шар виконання VM" відповідно до потреб, що забезпечує паралельні можливості.
Огляд проекту
Проект A: провідна паралельна Віртуальна машина Ethereum
Цей проєкт має на меті вирішення проблеми масштабованості традиційної EVM шляхом оптимізації паралельного виконання та конвеєрної архітектури, з метою досягнення 10,000 TPS. Нещодавно було завершено масштабне фінансування, що зробило його найбільш фінансованим та найвищо оціненим проєктом паралельної EVM на сьогодні. Члени засновницької команди походять з відомих компаній з кількісної торгівлі. Внутрішня тестова мережа вже запущена, і очікується, що незабаром вона стане доступною для публіки.
Проект B: запуск паралельної мережі EVM
Спочатку зосереджений на торгівлі Layer 1 мережі, він вже був оновлений до високопродуктивної паралельної Віртуальної машини Ethereum, що підвищує TPS до 12 500. Тестова мережа паралельної Віртуальної машини Ethereum вже запущена, підтримує одноклікову міграцію EVM-додатків. Основна мережа очікується в запущеній у першій половині цього року. Нещодавно було випущено відкриту архітектуру, що підтримує Layer 2 та Rollup мережі з використанням технології паралельної обробки.
Проект C: підвищення виконавчого рівня за допомогою двох Віртуальних машин
Цей проєкт має на меті підвищити масштабованість мережі Layer 1 шляхом розширення підтримки EVM для паралельного виконання. Через створення EVM++ (EVM + WASM) планується підвищення продуктивності блокчейну EVM та ефективності мережевого виконання. Члени основної команди походять з відомих національних блокчейн-проєктів. Публічна тестова мережа вже запущена, програма стимулювання екосистеми розпочата.
Проект D: впровадження паралельних технологій Віртуальної машини Ethereum
Базована на Cosmos SDK EVM-сумісна мережа Layer 1, створена спеціально для DeFi-додатків. Нещодавно було оголошено про план розробки, спрямований на впровадження паралельного виконання EVM-технології для підвищення продуктивності мережі.
Проект E: рішення з сумісності EVM для не-EVM мереж
Паралельна EVM, побудована на певній високопродуктивній мережі, є першим рішенням з EVM-сумісності для цієї мережі. Підтримує розробників EVM на Solidity та Vyper, які можуть здійснювати одноразове розгортання DApp, отримуючи вигоду від високої пропускної спроможності та низьких витрат на газ. Упаковує транзакції, подібні до транзакцій EVM, у транзакції базової мережі для виконання, що підвищує швидкість транзакцій, TPS перевищує 2000.
Проект F: Впровадження не-EVM Віртуальної машини в Ethereum
Модульне загальне рішення Rollup Layer 2, підтримуване не-EVM віртуальною машиною. Транзакційні дані розраховуються на Ethereum, використовуючи ETH як газ, але його виконавчий рівень працює в не-EVM середовищі. Нещодавно завершено масштабне фінансування, основна мережа незабаром відкриється для розробників.
Проект G: Модульна ВМ Layer 2
Модульна мережа Layer 2, побудована на основі OP Stack, є частиною певної екосистеми розширення. Мета полягає в тому, щоб ввести високопродуктивну віртуальну машину в існуючі основні мережі Layer 2 Ethereum та Bitcoin. Підтримується використання Ethereum або Bitcoin в якості рівня розрахунків, а виконавчий рівень може використовувати кілька віртуальних машин для паралельного виконання.
Висновок
З розвитком технології блокчейн увага до виконавчого шару та алгоритмів консенсусу є однаково важливою для досягнення високої продуктивності. Інновації, такі як паралельна EVM, забезпечують перспективні рішення для підвищення пропускної здатності та ефективності, роблячи блокчейн більш масштабованим і здатним підтримувати більш широкий коло користувачів. Розвиток та впровадження цих технологій сформують майбутнє екосистеми блокчейн, сприяючи подальшому прогресу та застосуванню в цій галузі.