Ethereum Sanal Makinesi EVM Derinlik Analizi

EVM ile Solidity'nin İlişkisi

Akıllı sözleşme geliştirme, blok zinciri mühendislerinin temel becerisidir. Geliştiriciler genellikle Solidity gibi yüksek seviyeli dillerle sözleşme yazsalar da, EVM bu kodları doğrudan çalıştıramaz. Kodun sanal makinenin anlayabileceği düşük seviyeli talimat ( opcode/bayt kodu ) haline getirilmesi gerekmektedir. Şu anda bu dönüşüm sürecini otomatik olarak gerçekleştiren araçlar mevcuttur, bu da geliştiricilerin derleme detaylarını anlamak üzerindeki yüklerini azaltmaktadır.

Derinlik kodlarından haberdar olan mühendisler, en yüksek verimliliği sağlamak ve gaz tüketimini azaltmak için doğrudan Solidity içinde işlem kodlarını yerleştirebilir. Örneğin, tanınmış bir NFT ticaret protokolü, kullanıcıların gaz harcamalarını en aza indirmek için çokça yerleşik assembly kullanmaktadır.

EVM standartları ve uygulamaları arasındaki farklar

EVM, "uygulama katmanı" olarak, derlenmiş akıllı sözleşme opcode'larının nihai çalıştığı ortamdır. EVM tarafından tanımlanan bytecode sektör standardı haline gelmiştir. Ethereum ikinci katman ağı veya diğer bağımsız blok zincirleri olsun, EVM standardına uyduğu sürece, geliştiriciler birden fazla ağda akıllı sözleşmeleri verimli bir şekilde dağıtabilirler.

Aynı bytecode standartlarını takip etmesine rağmen, EVM'nin spesifik uygulamaları büyük farklılıklar gösterebilir. Örneğin, Ethereum'un belirli bir istemcisi EVM standardını Go diliyle uygularken, başka bir vakıf ekibi ise C++ uygulaması üzerinde çalışmaktadır. Bu çeşitlilik, farklı mühendislik optimizasyonları ve özelleştirilmiş uygulamalar için bir alan sağlar.

Paralel EVM Teknolojisinin Yükselişi

Tarihsel olarak, blok zinciri topluluğu esas olarak konsensüs algoritmalarının yeniliklerine odaklandı, bazı tanınmış projeler daha çok konsensüs mekanizmaları nedeniyle dikkat çekti, uygulama katmanından ziyade. Bu projelerin uygulama katmanında da yenilikler olsa da, performans artışları genellikle yalnızca konsensüs algoritmasından kaynaklandığı yanılgısına düşülmektedir.

Aslında, yüksek performanslı blok zincirlerinin hem konsensüs algoritması hem de yürütme katmanında aynı anda yenilik yapması gerekiyor. Sadece konsensüs algoritmasını geliştiren EVM blok zincirleri için, performansı artırmak genellikle daha güçlü donanım desteği gerektirir. Örneğin, belirli bir ünlü akıllı zincir, 2000 TPS'lik gas sınırında blokları işlerken, Ethereum tam düğümüne göre birkaç kat daha güçlü bir yapılandırmaya ihtiyaç duymaktadır. 1000 TPS'ye kadar desteklediğini iddia eden bir diğer ağın gerçek performansı da genellikle beklenenden daha düşük olmaktadır.

Paralel İşlemenin Gerekliliği

Geleneksel blok zinciri sistemlerinde, işlemler sıralı olarak gerçekleştirilir, tek çekirdekli CPU'ya benzer. Bu yöntem basit ve sistem karmaşıklığı düşük olsa da, büyük ölçekli bir kullanıcı tabanını desteklemede zorluk yaşar. Çok çekirdekli CPU tarzı paralel sanal makinaya geçiş, aynı anda birden fazla işlemi işleyebilir ve işlem hacmini önemli ölçüde artırabilir.

Paralel yürütme, aynı sözleşmeye yapılan eş zamanlı işlemleri yönetmek gibi bazı mühendislik zorlukları getirmektedir. Bu, olası çelişkileri çözmek için yeni mekanizmalar gerektirmektedir. Ancak, ilgisiz akıllı sözleşmelerin paralel yürütülmesi, işleme iş parçacığı sayısı ile orantılı olarak verimliliği artırabilir.

Paralel EVM'nin İnovasyonu

Paralel EVM, blok zinciri yürütme katmanını optimize etmeyi amaçlayan bir dizi yeniliği temsil eder. Belirli bir projeye örnek olarak, ana yenilikleri şunlardır:

• Paralel işlem yürütme: Optimistik paralel yürütme algoritması kullanarak birden fazla işlemin aynı anda işlenmesine izin verir. Sistem, aynı başlangıç durumundan işlem başlatır, girdi ve çıktıları takip eder, geçici sonuçlar üretir. İşlemler arasındaki bağımlılık ilişkilerini kontrol ederek bir sonraki işlemin paralel olarak yürütülüp yürütülmeyeceğine karar verir.

• Gecikmeli İcra: Konsensüs mekanizmasında, düğümler önce işlem sırası üzerinde uzlaşır ve hemen icra etmez. İcra, bağımsız bir kanala ertelenir, blok zamanını en üst düzeye çıkarır ve genel verimliliği artırır.

• Özelleştirilmiş durum veritabanı: Durumun depolanması ve erişimini optimize etmek için Merkle ağacını doğrudan SSD üzerinde depolayarak. Bu yöntem okuma büyütme etkisini en aza indirir, durum erişim hızını artırır ve sözleşme icrasını daha verimli hale getirir.

• Yüksek performanslı konsensüs mekanizması: HotStuff'a dayalı olarak geliştirilmiş, dünya genelinde yüzlerce düğümün senkronizasyonunu destekler ve doğrusal iletişim karmaşıklığına sahiptir. Farklı aşamaların örtüşmesini sağlamak için boru hattı oylaması kullanılarak gecikme azaltılır ve verimlilik artırılır.

Paralel EVM'nin Karşılaştığı Zorluklar

Paralel yürütme, potansiyel durum çatışmalarını beraberinde getirir ve yürütmeden önce veya yürütmeden sonra çatışma kontrolü gerektirir. Örneğin, birden fazla paralel işlem aynı işlem havuzuyla etkileşime girdiğinde, dikkatli bir çatışma tespiti ve çözüm mekanizması gereklidir.

Teknik uygulamadaki farklılıkların yanı sıra, ekiplerin genellikle durum veritabanının okuma/yazma performansını yeniden tasarlamaları ve uyumlu bir konsensüs algoritması geliştirmeleri gerekir.

Paralel EVM projeleri iki büyük zorlukla karşı karşıya: Ethereum'un uzun vadede teknolojik yeniliklerini benimseme riski ve düğüm merkezileşme sorunu. Hızla gelişen bir ekosistem, rekabet avantajını korumanın anahtarıdır. Düğüm merkeziyetsizliği ise izinsiz, güven gerektirmeyen işlemler ile yüksek performans arasında bir denge arayışını gerektirir.

Paralel EVM Proje Genel Görünümü

Mevcut paralel EVM yapısı, birden fazla Layer 1 blok zincirini, olası Layer 2 çözümlerini ve diğer kamu blok zincirlerine dayalı EVM uyumlu katmanları içermektedir. Mevcut projeler üç kategoriye ayrılabilir:

1. Teknik yükseltmelerle paralel yürütmeyi destekleyen EVM uyumlu Layer 1 ağı
2. Tasarımın başında paralel yürütme kullanan EVM uyumlu Layer 1 ağı
3. EVM dışı paralel yürütme teknolojisi kullanan Layer 2 ağı

Temsili Proje Tanıtımı

Bir A projesi, EVM'nin paralel yürütmesini optimize ederek ölçeklenebilirlik sorununu çözmeyi amaçlamaktadır, hedef 10,000 TPS'ye ulaşmaktır. Büyük bir finansman sağlandı, kurucu ekip en iyi piyasa yapıcılarından oluşmaktadır. İç test ağı başlatıldı ve yakında halka açılacaktır.

Proje B başlangıçta ticaret uygulama altyapısına odaklandı, son zamanlarda yüksek performanslı paralel EVM'ye yükseltildi ve TPS'yi 12,500'e çıkardı. Test ağı devreye alındı, EVM uygulamalarının tek tıkla taşınmasını destekliyor. Ayrıca Layer 2 uygulamalarının paralel işleme teknolojisini destekleyen açık kaynak çerçevesi de tanıtıldı.

Proje C, EVM++(EVM + WASM) çift sanal makine sistemi kurarak performansı ve yürütme verimliliğini artırmaktadır. Çekirdek ekip, tanınmış bir blok zinciri projesinden gelmektedir. Kamu test ağı artık çevrimiçi ve ekosistem teşvik programı başlatılmıştır.

Proje D, belirli bir SDK üzerine inşa edilmiş EVM uyumlu Layer 1 ağdır ve DeFi için tasarlanmıştır. Son zamanlarda, performansı artırmak için paralel EVM teknolojisinin geliştirilmesi planı duyuruldu.

Proje E, belirli bir yüksek performanslı genel blok zincirinde EVM uyumlu ilk çözümüdür. Solidity geliştiricilerinin tek tıklamayla DApp dağıtmasına olanak tanır, yüksek işlem hacminin ve düşük gas ücretlerinin keyfini çıkarır. EVM işlemlerini yerel işlemler olarak paketleyerek, TPS 2.000'in üzerine çıkar.

Proje F, bir genel blok zinciri sanal makinesi tarafından desteklenen modüler genel Layer 2 çözümüdür. Ethereum üzerinde hesaplanır, gaz olarak ETH kullanır, ancak yürütme katmanı bu sanal makine ortamında çalışır. Yakın zamanda büyük bir finansman tamamlandı, ana ağ yakında geliştiricilere açılacak.

Proje G, yüksek performanslı sanal makinelerin ana Layer 2 ekosistemine entegre edilmesini destekleyen modüler VM Layer 2 ağıdır. Hesaplama katmanı olarak Ethereum veya Bitcoin kullanılabilir ve yürütme katmanı çeşitli paralel sanal makineleri kullanabilir.

Sonuç

Blok zinciri teknolojisinin gelişimiyle birlikte, yürütme katmanı optimizasyonu ve konsensüs algoritması da aynı derecede önemlidir. Paralel EVM gibi yenilikler, verimliliği ve throughput'u artırmak için umut verici çözümler sunmaktadır ve blok zincirinin daha geniş uygulama senaryolarını desteklemesi için daha ölçeklenebilir hale gelmesi beklenmektedir. Bu teknolojilerin gelişimi, blok zinciri ekosisteminin ilerlemesini sürekli olarak teşvik edecektir.