Разработка смарт-контрактов является ключевым навыком для блокчейн-инженеров. Хотя разработчики обычно пишут контракты на высокоуровневых языках, таких как Solidity, EVM не может напрямую выполнять этот код. Он требует компиляции кода в низкоуровневые инструкции, понятные виртуальной машине ( операционные коды/байт-код ). В настоящее время существуют инструменты, которые могут автоматически выполнять этот процесс преобразования, облегчая нагрузку на разработчиков в понимании деталей компиляции.
Хотя компиляция приведет к некоторым накладным расходам, инженеры, знакомые с низкоуровневым кодированием, могут напрямую встраивать операционные коды в Solidity, чтобы достичь максимальной эффективности и снизить потребление газа. Например, один известный протокол обмена NFT активно использует встроенную ассемблерную программу для минимизации затрат газа для пользователей.
Различия между стандартами и реализациями EVM
EVM как "исполнительный уровень" является конечной средой для выполнения скомпилированных смарт-контрактов. Определенный EVM байт-код стал отраслевым стандартом. Независимо от того, является ли это вторичным сетевым уровнем Ethereum или другим независимым блокчейном, разработчики могут эффективно развертывать смарт-контракты на нескольких сетях, если они совместимы со стандартом EVM.
Хотя соблюдаются одни и те же стандарты байт-кода, конкретные реализации EVM могут сильно различаться. Например, один из клиентов Ethereum реализует стандарт EVM на языке Go, в то время как команда одного фонда поддерживает реализацию на C++. Это разнообразие предоставляет пространство для различных инженерных оптимизаций и индивидуальных реализаций.
Восход технологии параллельной EVM
В истории сообщество блокчейна в основном сосредотачивалось на инновациях в алгоритмах консенсуса, и некоторые известные проекты больше привлекали внимание из-за своих механизмов консенсуса, чем из-за уровня исполнения. Хотя эти проекты также имеют инновации на уровне исполнения, их повышение производительности часто ошибочно воспринимается как результат только алгоритмов консенсуса.
На самом деле, высокопроизводительным блокчейнам необходимо одновременно innovировать в двух областях: алгоритмах консенсуса и исполнительном слое. Для EVM-блокчейнов, которые только улучшают алгоритмы консенсуса, повышение производительности часто требует более мощной аппаратной поддержки. Например, известная умная цепь, обрабатывающая блоки с ограничением газа в 2000 TPS, требует конфигурации, которая в несколько раз превышает полные узлы Ethereum. Сеть, которая утверждает, что поддерживает до 1000 TPS, также часто демонстрирует производительность, не соответствующую ожиданиям.
Необходимость параллельной обработки
В традиционных блокчейн-системах транзакции выполняются последовательно, подобно однопроцессорному CPU. Хотя этот метод прост и имеет низкую сложность системы, он с трудом поддерживает большую пользовательскую базу. Переход на параллельную виртуальную машину в стиле многопроцессорного CPU может одновременно обрабатывать несколько транзакций, значительно увеличивая пропускную способность.
Параллельное выполнение создает некоторые инженерные проблемы, такие как обработка одновременных транзакций на запись в один и тот же контракт. Это требует новых механизмов для решения потенциальных конфликтов. Однако параллельное выполнение не связанных смарт-контрактов может пропорционально увеличить пропускную способность в зависимости от числа обрабатывающих потоков.
Инновации параллельной EVM
Параллельный EVM представляет собой ряд инноваций, направленных на оптимизацию слоя выполнения блокчейна. В качестве примера определенного проекта его ключевые инновации включают:
Параллельное выполнение транзакций: используется оптимистичный алгоритм параллельного выполнения, который позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно. Система начинает транзакции из одного и того же начального состояния, отслеживает входы и выходы, генерирует временные результаты. Параллельное выполнение следующей транзакции определяется путем проверки зависимостей между транзакциями.
Задержка выполнения: в механизме консенсуса узлы сначала достигают консенсуса по порядку транзакций, а не выполняют их немедленно. Выполнение откладывается в независимом канале, чтобы максимизировать использование времени блока и повысить общую эффективность.
Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию за счет прямого хранения дерева Меркла на SSD. Этот метод минимизирует эффект увеличения чтения, ускоряет доступ к состоянию и делает выполнение контрактов более эффективным.
Высокопроизводительный механизм консенсуса: основан на улучшении HotStuff, поддерживает синхронизацию сотен глобальных узлов с линейной сложностью связи. Использует конвейерное голосование, позволяя различным этапам перекрываться, что снижает задержку и повышает эффективность.
Проблемы параллельной EVM
Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, которые требуют проверки конфликта до или после выполнения. Например, когда несколько параллельных транзакций взаимодействуют с одним и тем же пулом транзакций, необходимы тщательное обнаружение конфликтов и механизмы их разрешения.
Кроме различий в технической реализации, командам обычно также необходимо заново спроектировать производительность чтения и записи состояния базы данных, а также разработать совместимый алгоритм консенсуса.
Проекты параллельной EVM сталкиваются с двумя основными проблемами: риск долгосрочного усвоения технических инноваций Ethereum и проблема централизации узлов. Быстрое развитие экосистемы является ключом к сохранению конкурентного преимущества. Децентрализация узлов требует поиска баланса между безразрешительными, доверительными операциями и высокой производительностью.
Обзор проекта параллельной EVM
В настоящее время параллельная структура EVM включает несколько блокчейнов Layer 1, возможные решения Layer 2, а также совместимые с EVM уровни на основе других публичных блокчейнов. Существующие проекты можно разделить на три категории:
Поддержка параллельного выполнения в EVM-совместимой сети Layer 1 через технологические обновления
С самого начала был разработан совместимый с EVM Layer 1 сеть с параллельным выполнением
Сеть второго уровня с использованием технологии параллельного выполнения, не основанной на EVM
Обзор представительных проектов
Проект A направлен на решение проблемы масштабируемости путем оптимизации параллельного выполнения EVM с целью достижения 10 000 TPS. Завершено значительное финансирование, команда основателей состоит из лучших маркет-мейкеров. Внутренняя тестовая сеть была запущена и скоро будет открыта для публики.
Проект B изначально сосредоточился на инфраструктуре торговых приложений, недавно обновился до высокопроизводительной параллельной EVM, увеличив TPS до 12 500. Тестовая сеть уже запущена, поддерживает однокнопочную миграцию EVM-приложений. Также был запущен открытый фреймворк, поддерживающий использование Layer 2 с параллельной обработкой.
Проект C повышает производительность и эффективность выполнения, создавая двойную виртуальную машину EVM++(EVM + WASM). Основная команда состоит из специалистов из известного блокчейн-проекта. Открытое тестирование сети уже запущено, программа экологических стимулов также начата.
Проект D основан на некотором SDK и представляет собой совместимую с EVM сеть Layer 1, специально разработанную для DeFi. Недавно было объявлено о плане разработки, который включает внедрение параллельной технологии EVM для повышения производительности.
Проект E является первым решением, реализующим совместимость с EVM на высокопроизводительной публичной цепочке. Поддерживает разработчиков Solidity, позволяя им развертывать DApp одним нажатием кнопки, наслаждаясь высокой пропускной способностью и низкими газовыми сборами. Упаковывает транзакции EVM в нативные транзакции для выполнения, TPS превышает 2 000.
Проект F является модульным универсальным решением Layer 2, поддерживаемым Виртуальной машиной определенной публичной цепочки. С расчетами на Ethereum, использующим ETH в качестве газа, но уровень исполнения работает в этой среде виртуальной машины. Недавно завершено крупное финансирование, и основная сеть вскоре откроется для разработчиков.
Проект G является модульной Виртуальной машиной Layer 2 сети, поддерживающей внедрение высокопроизводительных виртуальных машин в основные экосистемы Layer 2. Можно использовать Ethereum или Bitcoin в качестве расчетного уровня, а уровень выполнения может использовать несколько параллельных виртуальных машин.
Заключение
С развитием технологии блокчейн, оптимизация уровня выполнения и алгоритмы consensus так же важны. Инновации, такие как параллельная EVM, предоставляют многообещающие решения для повышения пропускной способности и эффективности, что, в свою очередь, должно сделать блокчейн более масштабируемым и поддерживать более широкий спектр сценариев применения. Развитие этих технологий будет продолжать способствовать прогрессу экосистемы блокчейн.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
10 Лайков
Награда
10
6
Поделиться
комментарий
0/400
SerumSquirrel
· 17ч назад
EVMtql: Аа
Посмотреть ОригиналОтветить0
ChainComedian
· 17ч назад
Вот такая производительность? О каком инновациях можно говорить?
Посмотреть ОригиналОтветить0
SatoshiHeir
· 18ч назад
Необходимо отметить, что так называемая параллель — это всего лишь плохая имитация Виталика Бутерина.
Посмотреть ОригиналОтветить0
CounterIndicator
· 18ч назад
Понял! Одноцепочечная структура создает узкое место, необходимо параллельное выполнение!
Посмотреть ОригиналОтветить0
LiquidationTherapist
· 18ч назад
Параллельный EVM очень хорош
Посмотреть ОригиналОтветить0
pvt_key_collector
· 18ч назад
Все еще тормозите производительность? Цепочка уже мертва.
Параллельный технический анализ EVM: новые возможности и вызовы для слоя исполнения Блокчейн
Глубина анализа Виртуальной машины Ethereum EVM
Связь между EVM и Solidity
Разработка смарт-контрактов является ключевым навыком для блокчейн-инженеров. Хотя разработчики обычно пишут контракты на высокоуровневых языках, таких как Solidity, EVM не может напрямую выполнять этот код. Он требует компиляции кода в низкоуровневые инструкции, понятные виртуальной машине ( операционные коды/байт-код ). В настоящее время существуют инструменты, которые могут автоматически выполнять этот процесс преобразования, облегчая нагрузку на разработчиков в понимании деталей компиляции.
Хотя компиляция приведет к некоторым накладным расходам, инженеры, знакомые с низкоуровневым кодированием, могут напрямую встраивать операционные коды в Solidity, чтобы достичь максимальной эффективности и снизить потребление газа. Например, один известный протокол обмена NFT активно использует встроенную ассемблерную программу для минимизации затрат газа для пользователей.
Различия между стандартами и реализациями EVM
EVM как "исполнительный уровень" является конечной средой для выполнения скомпилированных смарт-контрактов. Определенный EVM байт-код стал отраслевым стандартом. Независимо от того, является ли это вторичным сетевым уровнем Ethereum или другим независимым блокчейном, разработчики могут эффективно развертывать смарт-контракты на нескольких сетях, если они совместимы со стандартом EVM.
Хотя соблюдаются одни и те же стандарты байт-кода, конкретные реализации EVM могут сильно различаться. Например, один из клиентов Ethereum реализует стандарт EVM на языке Go, в то время как команда одного фонда поддерживает реализацию на C++. Это разнообразие предоставляет пространство для различных инженерных оптимизаций и индивидуальных реализаций.
Восход технологии параллельной EVM
В истории сообщество блокчейна в основном сосредотачивалось на инновациях в алгоритмах консенсуса, и некоторые известные проекты больше привлекали внимание из-за своих механизмов консенсуса, чем из-за уровня исполнения. Хотя эти проекты также имеют инновации на уровне исполнения, их повышение производительности часто ошибочно воспринимается как результат только алгоритмов консенсуса.
На самом деле, высокопроизводительным блокчейнам необходимо одновременно innovировать в двух областях: алгоритмах консенсуса и исполнительном слое. Для EVM-блокчейнов, которые только улучшают алгоритмы консенсуса, повышение производительности часто требует более мощной аппаратной поддержки. Например, известная умная цепь, обрабатывающая блоки с ограничением газа в 2000 TPS, требует конфигурации, которая в несколько раз превышает полные узлы Ethereum. Сеть, которая утверждает, что поддерживает до 1000 TPS, также часто демонстрирует производительность, не соответствующую ожиданиям.
Необходимость параллельной обработки
В традиционных блокчейн-системах транзакции выполняются последовательно, подобно однопроцессорному CPU. Хотя этот метод прост и имеет низкую сложность системы, он с трудом поддерживает большую пользовательскую базу. Переход на параллельную виртуальную машину в стиле многопроцессорного CPU может одновременно обрабатывать несколько транзакций, значительно увеличивая пропускную способность.
Параллельное выполнение создает некоторые инженерные проблемы, такие как обработка одновременных транзакций на запись в один и тот же контракт. Это требует новых механизмов для решения потенциальных конфликтов. Однако параллельное выполнение не связанных смарт-контрактов может пропорционально увеличить пропускную способность в зависимости от числа обрабатывающих потоков.
Инновации параллельной EVM
Параллельный EVM представляет собой ряд инноваций, направленных на оптимизацию слоя выполнения блокчейна. В качестве примера определенного проекта его ключевые инновации включают:
Параллельное выполнение транзакций: используется оптимистичный алгоритм параллельного выполнения, который позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно. Система начинает транзакции из одного и того же начального состояния, отслеживает входы и выходы, генерирует временные результаты. Параллельное выполнение следующей транзакции определяется путем проверки зависимостей между транзакциями.
Задержка выполнения: в механизме консенсуса узлы сначала достигают консенсуса по порядку транзакций, а не выполняют их немедленно. Выполнение откладывается в независимом канале, чтобы максимизировать использование времени блока и повысить общую эффективность.
Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию за счет прямого хранения дерева Меркла на SSD. Этот метод минимизирует эффект увеличения чтения, ускоряет доступ к состоянию и делает выполнение контрактов более эффективным.
Высокопроизводительный механизм консенсуса: основан на улучшении HotStuff, поддерживает синхронизацию сотен глобальных узлов с линейной сложностью связи. Использует конвейерное голосование, позволяя различным этапам перекрываться, что снижает задержку и повышает эффективность.
Проблемы параллельной EVM
Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, которые требуют проверки конфликта до или после выполнения. Например, когда несколько параллельных транзакций взаимодействуют с одним и тем же пулом транзакций, необходимы тщательное обнаружение конфликтов и механизмы их разрешения.
Кроме различий в технической реализации, командам обычно также необходимо заново спроектировать производительность чтения и записи состояния базы данных, а также разработать совместимый алгоритм консенсуса.
Проекты параллельной EVM сталкиваются с двумя основными проблемами: риск долгосрочного усвоения технических инноваций Ethereum и проблема централизации узлов. Быстрое развитие экосистемы является ключом к сохранению конкурентного преимущества. Децентрализация узлов требует поиска баланса между безразрешительными, доверительными операциями и высокой производительностью.
Обзор проекта параллельной EVM
В настоящее время параллельная структура EVM включает несколько блокчейнов Layer 1, возможные решения Layer 2, а также совместимые с EVM уровни на основе других публичных блокчейнов. Существующие проекты можно разделить на три категории:
Обзор представительных проектов
Проект A направлен на решение проблемы масштабируемости путем оптимизации параллельного выполнения EVM с целью достижения 10 000 TPS. Завершено значительное финансирование, команда основателей состоит из лучших маркет-мейкеров. Внутренняя тестовая сеть была запущена и скоро будет открыта для публики.
Проект B изначально сосредоточился на инфраструктуре торговых приложений, недавно обновился до высокопроизводительной параллельной EVM, увеличив TPS до 12 500. Тестовая сеть уже запущена, поддерживает однокнопочную миграцию EVM-приложений. Также был запущен открытый фреймворк, поддерживающий использование Layer 2 с параллельной обработкой.
Проект C повышает производительность и эффективность выполнения, создавая двойную виртуальную машину EVM++(EVM + WASM). Основная команда состоит из специалистов из известного блокчейн-проекта. Открытое тестирование сети уже запущено, программа экологических стимулов также начата.
Проект D основан на некотором SDK и представляет собой совместимую с EVM сеть Layer 1, специально разработанную для DeFi. Недавно было объявлено о плане разработки, который включает внедрение параллельной технологии EVM для повышения производительности.
Проект E является первым решением, реализующим совместимость с EVM на высокопроизводительной публичной цепочке. Поддерживает разработчиков Solidity, позволяя им развертывать DApp одним нажатием кнопки, наслаждаясь высокой пропускной способностью и низкими газовыми сборами. Упаковывает транзакции EVM в нативные транзакции для выполнения, TPS превышает 2 000.
Проект F является модульным универсальным решением Layer 2, поддерживаемым Виртуальной машиной определенной публичной цепочки. С расчетами на Ethereum, использующим ETH в качестве газа, но уровень исполнения работает в этой среде виртуальной машины. Недавно завершено крупное финансирование, и основная сеть вскоре откроется для разработчиков.
Проект G является модульной Виртуальной машиной Layer 2 сети, поддерживающей внедрение высокопроизводительных виртуальных машин в основные экосистемы Layer 2. Можно использовать Ethereum или Bitcoin в качестве расчетного уровня, а уровень выполнения может использовать несколько параллельных виртуальных машин.
Заключение
С развитием технологии блокчейн, оптимизация уровня выполнения и алгоритмы consensus так же важны. Инновации, такие как параллельная EVM, предоставляют многообещающие решения для повышения пропускной способности и эффективности, что, в свою очередь, должно сделать блокчейн более масштабируемым и поддерживать более широкий спектр сценариев применения. Развитие этих технологий будет продолжать способствовать прогрессу экосистемы блокчейн.