並行EVM技術及其生態系統深度探討

EVM簡介

智能合約開發是區塊鏈工程師的基本技能。雖然開發者通常使用Solidity等高級語言編寫合約，但EVM無法直接執行這些代碼。需要將其編譯成虛擬機可執行的低級操作碼或字節碼。雖然有工具可以自動完成這一過程，但了解底層機制對優化性能很有幫助。

一些經驗豐富的工程師會直接在Solidity中使用操作碼編寫邏輯，以最大限度地提高效率並降低gas成本。例如，某知名NFT交易平台的協議就大量使用內聯匯編來最小化用戶的gas開銷。

EVM性能差異

EVM作爲"執行層"是智能合約最終運行的地方。雖然EVM字節碼是行業標準，允許跨多個兼容網路部署合約，但具體實現可能大不相同。例如，某主流區塊鏈客戶端用Go語言實現了EVM，而另一個團隊則維護着C++版本。這種多樣性爲不同的工程優化和定制實現提供了空間。

並行處理需求

傳統區塊鏈系統中，交易按順序執行，類似單核CPU。這種簡單方法難以擴展到大規模用戶基礎。轉向多核並行處理可以同時處理多筆交易，顯著提高吞吐量。

並行執行帶來了新的挑戰，如處理同時寫入同一合約的並發交易。需要設計機制來解決這些衝突。不過，並行處理不相關的合約可以按線程數成比例提高吞吐量。

並行EVM創新

並行EVM代表了一系列優化區塊鏈執行層的創新。以某項目爲例，其關鍵創新包括:

• 並行交易執行:採用樂觀並行算法，允許多筆交易同時處理。通過跟蹤輸入輸出關係決定是否並行執行下一筆交易。

• 延遲執行:在共識階段僅對交易排序，將實際執行推遲到獨立通道，最大化利用區塊時間。

• 自定義狀態數據庫:通過直接將Merkle樹存儲在SSD上優化狀態訪問，提高執行速度。

• 高性能共識機制:改進版HotStuff算法，支持數百個全球節點高效同步。

技術挑戰

並行執行引入了潛在的狀態衝突，需要進行衝突檢測和解決。例如，當多個並行交易與同一智能合約交互時可能發生衝突。

除了並行化,各團隊通常還需要重新設計狀態數據庫以提升讀寫性能,並開發兼容的共識算法。

主要考量

並行EVM面臨兩個主要挑戰:長期工程價值保護和節點去中心化。目前大多數項目尚未完全開源以保護知識產權,但隨着主網啓動終將公開細節,面臨被其他區塊鏈吸收的風險。快速發展生態系統將是保持競爭優勢的關鍵。

節點去中心化是所有高性能區塊鏈的挑戰,需要在無許可性、去信任和高性能之間權衡。"每硬件需求的TPS"等指標有助於比較不同鏈的效率,因爲較低的硬件要求可以支持更多去中心化節點。

並行EVM格局

當前並行EVM格局包括多個Layer 1和Layer項目。主要有三類:

1. 通過升級支持並行執行的EVM兼容Layer 1網路

2. 從一開始就採用並行執行的EVM兼容Layer 1網路

3. 採用非EVM並行技術的Layer網路,將EVM作爲可插拔執行模塊

典型項目

某領先的並行EVM項目

該項目通過優化EVM並行執行和流水線架構解決可擴展性問題,目標達到10,000 TPS。近期完成大規模融資,成爲融資額和估值最高的並行EVM項目。創始團隊來自頂級市場做市商。內部測試網已啓動,公開測試網即將推出。

某專注交易的Layer 1網路

最初專注於交易應用基礎設施,近期升級爲高性能並行EVM,TPS提升至12,500。測試網已上線支持EVM應用一鍵遷移,主網預計年內推出。同時推出開源框架支持Layer採用並行技術。

某雙虛擬機增強執行層項目

通過構建EVM++(EVM+WASM)提升區塊鏈性能和執行效率。核心團隊來自知名區塊鏈項目。公測網已上線,生態激勵計劃正在進行中。

某Solana EVM兼容解決方案

基於Solana網路構建的並行EVM,支持Solidity開發者一鍵部署到Solana,享受高吞吐量和低gas費。將EVM交易封裝爲Solana交易執行,TPS超過2,000。

某將Solana VM引入以太坊的項目

這是一個在以太坊上結算、使用SVM執行的Rollup Layer方案。與將EVM引入Solana的項目不同,它將SVM引入以太坊生態。近期完成大規模融資,主網即將向開發者開放。

某模塊化VM Layer網路

基於OP Stack構建,支持使用高性能VM作爲執行層,同時使用以太坊或比特幣作爲結算層。能夠利用Aptos VM、Solana VM等進行並行執行。

結語

隨着區塊鏈技術發展,執行層優化與共識算法同樣重要。並行EVM等創新爲提高吞吐量和效率提供了有前景的解決方案,有望使區塊鏈更具可擴展性,支持更廣泛的應用場景。這些技術的發展將持續塑造區塊鏈生態系統的未來,推動該領域的進一步進步。