Phát triển hợp đồng thông minh là kỹ năng cốt lõi của kỹ sư blockchain. Mặc dù các nhà phát triển thường sử dụng các ngôn ngữ cấp cao như Solidity để viết hợp đồng, nhưng EVM không thể thực thi trực tiếp những mã này. Nó cần biên dịch mã thành các lệnh cấp thấp mà máy ảo có thể hiểu ( mã thao tác/mã byte ). Hiện có công cụ có thể hoàn thành tự động quá trình chuyển đổi này, giảm bớt gánh nặng cho các nhà phát triển trong việc hiểu chi tiết biên dịch.
Mặc dù biên dịch sẽ gây ra một số chi phí, nhưng các kỹ sư quen thuộc với mã nguồn có thể nhúng mã máy trực tiếp vào Solidity để đạt được hiệu suất tối đa và giảm thiểu chi phí gas. Ví dụ, một giao thức giao dịch NFT nổi tiếng đã sử dụng nhiều mã hợp nhất để giảm thiểu chi phí gas của người dùng.
Sự khác biệt giữa tiêu chuẩn EVM và thực hiện
EVM như là "tầng thực thi", là môi trường cuối cùng để chạy mã thao tác của hợp đồng thông minh đã được biên dịch. Mã byte được định nghĩa bởi EVM đã trở thành tiêu chuẩn ngành. Dù là mạng lớp hai của Ethereum hay các blockchain độc lập khác, chỉ cần tương thích với tiêu chuẩn EVM, các nhà phát triển có thể triển khai hợp đồng thông minh một cách hiệu quả trên nhiều mạng.
Mặc dù tuân theo cùng một tiêu chuẩn bytecode, nhưng việc triển khai cụ thể của EVM có thể có sự khác biệt lớn. Chẳng hạn, một khách hàng của Ethereum đã triển khai tiêu chuẩn EVM bằng ngôn ngữ Go, trong khi một đội ngũ của quỹ thì duy trì một triển khai bằng C++. Sự đa dạng này tạo ra không gian cho các tối ưu hóa kỹ thuật và các triển khai tùy chỉnh khác nhau.
Sự trỗi dậy của công nghệ EVM song song
Trong lịch sử, cộng đồng blockchain chủ yếu tập trung vào đổi mới thuật toán đồng thuận, một số dự án nổi tiếng được chú ý nhiều hơn vì cơ chế đồng thuận của chúng hơn là tầng thực thi. Mặc dù những dự án này cũng có sự đổi mới ở tầng thực thi, nhưng sự cải thiện hiệu suất của chúng thường bị hiểu nhầm chỉ xuất phát từ thuật toán đồng thuận.
Trên thực tế, blockchain hiệu suất cao cần đổi mới đồng thời trong cả thuật toán đồng thuận và lớp thực thi. Đối với blockchain EVM chỉ cải thiện thuật toán đồng thuận, việc nâng cao hiệu suất thường cần sự hỗ trợ phần cứng mạnh mẽ hơn. Ví dụ, một chuỗi thông minh nổi tiếng xử lý khối với giới hạn gas 2000 TPS cần cấu hình cao hơn gấp nhiều lần so với nút đầy đủ của Ethereum. Một mạng khác tuyên bố hỗ trợ lên tới 1000 TPS, nhưng hiệu suất thực tế thường không đạt kỳ vọng.
Sự cần thiết của xử lý song song
Trong hệ thống blockchain truyền thống, giao dịch được thực hiện theo thứ tự, giống như CPU đơn nhân. Mặc dù phương pháp này đơn giản và độ phức tạp của hệ thống thấp, nhưng khó có thể hỗ trợ một cơ sở người dùng lớn. Chuyển sang máy ảo đa nhân kiểu CPU có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc, tăng đáng kể thông lượng.
Việc thực thi song song mang lại một số thách thức kỹ thuật, chẳng hạn như xử lý các giao dịch đồng thời ghi vào cùng một hợp đồng. Điều này cần các cơ chế mới để giải quyết các xung đột tiềm ẩn. Tuy nhiên, việc thực thi song song các hợp đồng thông minh không liên quan có thể tăng thông lượng tỷ lệ với số lượng luồng xử lý.
Đổi mới EVM song song
EVM song song đại diện cho một loạt các đổi mới nhằm tối ưu hóa lớp thực thi blockchain. Lấy một dự án làm ví dụ, những đổi mới chính của nó bao gồm:
Thực thi giao dịch song song: áp dụng thuật toán thực thi song song lạc quan, cho phép nhiều giao dịch được xử lý đồng thời. Hệ thống bắt đầu giao dịch từ cùng một trạng thái ban đầu, theo dõi đầu vào và đầu ra, tạo ra kết quả tạm thời. Bằng cách kiểm tra mối quan hệ phụ thuộc giữa các giao dịch, quyết định xem có thực thi giao dịch tiếp theo song song hay không.
Thực thi trễ: Trong cơ chế đồng thuận, các nút đầu tiên đạt được đồng thuận về thứ tự giao dịch, mà không thực hiện ngay lập tức. Việc thực hiện được hoãn lại trong kênh độc lập, tối đa hóa việc sử dụng thời gian khối, nâng cao hiệu quả tổng thể.
Cơ sở dữ liệu trạng thái tùy chỉnh: Tối ưu hóa lưu trữ và truy cập trạng thái bằng cách lưu trữ cây Merkle trực tiếp trên SSD. Phương pháp này tối thiểu hóa hiệu ứng khuếch đại đọc, tăng tốc độ truy cập trạng thái, làm cho việc thực thi hợp đồng hiệu quả hơn.
Cơ chế đồng thuận hiệu suất cao: Dựa trên cải tiến HotStuff, hỗ trợ hàng trăm nút toàn cầu đồng bộ, có độ phức tạp truyền thông tuyến tính. Sử dụng bỏ phiếu theo đường ống, cho phép các giai đoạn khác nhau chồng chéo nhau, giảm độ trễ, tăng hiệu quả.
Thách thức của EVM song song
Việc thực thi song song đã đưa ra những xung đột trạng thái tiềm ẩn, cần kiểm tra xung đột trước hoặc sau khi thực thi. Chẳng hạn, khi nhiều giao dịch song song đều tương tác với cùng một bể giao dịch, cần có cơ chế phát hiện và giải quyết xung đột một cách cẩn thận.
Ngoài sự khác biệt về kỹ thuật, các nhóm thường cần thiết kế lại hiệu suất đọc và ghi của cơ sở dữ liệu trạng thái, và phát triển thuật toán đồng thuận tương thích.
Các dự án EVM song song đối mặt với hai thách thức lớn: rủi ro về việc Ethereum hấp thụ đổi mới công nghệ trong thời gian dài và vấn đề tập trung nút. Phát triển nhanh hệ sinh thái là chìa khóa để duy trì lợi thế cạnh tranh. Việc phi tập trung hóa nút cần tìm kiếm sự cân bằng giữa hoạt động không cần phép, không cần tin cậy và hiệu suất cao.
Tổng quan dự án EVM song song
Hiện tại, cấu trúc EVM song song bao gồm nhiều blockchain Layer 1, các giải pháp Layer 2 có thể có, và các lớp tương thích EVM dựa trên các blockchain công cộng khác. Các dự án hiện có có thể được chia thành ba loại:
Hỗ trợ thực thi song song mạng Layer 1 tương thích EVM thông qua nâng cấp công nghệ
Thiết kế từ đầu đã sử dụng mạng Layer 1 tương thích EVM thực thi song song
Mạng Layer 2 sử dụng công nghệ thực thi song song không phải EVM
Giới thiệu dự án đại diện
Dự án A nhằm giải quyết vấn đề khả năng mở rộng thông qua việc tối ưu hóa việc thực thi song song của Máy ảo Ethereum, với mục tiêu đạt 10.000 TPS. Đã hoàn thành việc huy động vốn lớn, đội ngũ sáng lập đến từ các nhà tạo lập thị trường hàng đầu. Mạng thử nghiệm nội bộ đã được khởi động và sắp mở cửa cho công chúng.
Dự án B ban đầu tập trung vào hạ tầng ứng dụng giao dịch, gần đây đã được nâng cấp thành EVM song song hiệu suất cao, nâng cao TPS lên 12.500. Mạng thử nghiệm đã được ra mắt, hỗ trợ di chuyển ứng dụng EVM chỉ với một cú nhấp chuột. Cũng đã ra mắt khung mã nguồn mở hỗ trợ Layer 2 sử dụng công nghệ xử lý song song.
Dự án C nâng cao hiệu suất và hiệu quả thực thi bằng cách xây dựng hệ thống máy ảo kép EVM++(EVM + WASM). Đội ngũ cốt lõi đến từ một dự án blockchain nổi tiếng nào đó. Mạng thử nghiệm công khai đã được ra mắt, kế hoạch khuyến khích hệ sinh thái đã được khởi động.
Dự án D là mạng Layer 1 tương thích EVM được xây dựng dựa trên một SDK, được thiết kế đặc biệt cho DeFi. Gần đây đã công bố kế hoạch phát triển để giới thiệu công nghệ EVM song song nhằm nâng cao hiệu suất.
Dự án E là giải pháp đầu tiên đạt được khả năng tương thích EVM trên một chuỗi công khai hiệu suất cao. Hỗ trợ các nhà phát triển Solidity triển khai DApp chỉ bằng một cú nhấp chuột, tận hưởng tốc độ xử lý cao và phí gas thấp. Đóng gói giao dịch EVM thành giao dịch gốc để thực hiện, TPS vượt quá 2,000.
Dự án F là một giải pháp Layer 2 tổng quát mô-đun được hỗ trợ bởi máy ảo của một chuỗi công khai. Nó thanh toán trên Ethereum, sử dụng ETH làm gas, nhưng lớp thực thi hoạt động trong môi trường máy ảo đó. Gần đây đã hoàn thành việc huy động vốn lớn, mạng chính sắp mở cửa cho các nhà phát triển.
Dự án G là mạng Layer 2 VM mô-đun, hỗ trợ việc đưa máy ảo hiệu suất cao vào hệ sinh thái Layer 2 chính. Có thể sử dụng Ethereum hoặc Bitcoin làm lớp thanh toán, lớp thực thi có thể sử dụng nhiều máy ảo song song.
Kết luận
Với sự phát triển của công nghệ blockchain, tối ưu hóa lớp thực thi và thuật toán đồng thuận đều quan trọng. Các đổi mới như EVM song song cung cấp các giải pháp hứa hẹn để tăng thông lượng và hiệu suất, hy vọng sẽ làm cho blockchain có tính mở rộng cao hơn, hỗ trợ nhiều trường hợp ứng dụng hơn. Sự phát triển của các công nghệ này sẽ tiếp tục thúc đẩy sự tiến bộ của hệ sinh thái blockchain.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
10 thích
Phần thưởng
10
6
Chia sẻ
Bình luận
0/400
SerumSquirrel
· 17giờ trước
EVMtqlbull啊
Xem bản gốcTrả lời0
ChainComedian
· 17giờ trước
Chỉ với hiệu suất này? Còn nói đến đổi mới?
Xem bản gốcTrả lời0
SatoshiHeir
· 17giờ trước
Cần chỉ ra rằng cái gọi là song song chỉ là một sự bắt chước vụng về đối với Vitalik Buterin.
Xem bản gốcTrả lời0
CounterIndicator
· 18giờ trước
Hiểu rồi! Chuỗi đơn trở thành nút thắt, phải song song!
Phân tích kỹ thuật EVM song song: Cơ hội và thách thức mới cho lớp thực thi Blockchain
Máy ảo Ethereum EVM Độ sâu解析
Mối quan hệ giữa EVM và Solidity
Phát triển hợp đồng thông minh là kỹ năng cốt lõi của kỹ sư blockchain. Mặc dù các nhà phát triển thường sử dụng các ngôn ngữ cấp cao như Solidity để viết hợp đồng, nhưng EVM không thể thực thi trực tiếp những mã này. Nó cần biên dịch mã thành các lệnh cấp thấp mà máy ảo có thể hiểu ( mã thao tác/mã byte ). Hiện có công cụ có thể hoàn thành tự động quá trình chuyển đổi này, giảm bớt gánh nặng cho các nhà phát triển trong việc hiểu chi tiết biên dịch.
Mặc dù biên dịch sẽ gây ra một số chi phí, nhưng các kỹ sư quen thuộc với mã nguồn có thể nhúng mã máy trực tiếp vào Solidity để đạt được hiệu suất tối đa và giảm thiểu chi phí gas. Ví dụ, một giao thức giao dịch NFT nổi tiếng đã sử dụng nhiều mã hợp nhất để giảm thiểu chi phí gas của người dùng.
Sự khác biệt giữa tiêu chuẩn EVM và thực hiện
EVM như là "tầng thực thi", là môi trường cuối cùng để chạy mã thao tác của hợp đồng thông minh đã được biên dịch. Mã byte được định nghĩa bởi EVM đã trở thành tiêu chuẩn ngành. Dù là mạng lớp hai của Ethereum hay các blockchain độc lập khác, chỉ cần tương thích với tiêu chuẩn EVM, các nhà phát triển có thể triển khai hợp đồng thông minh một cách hiệu quả trên nhiều mạng.
Mặc dù tuân theo cùng một tiêu chuẩn bytecode, nhưng việc triển khai cụ thể của EVM có thể có sự khác biệt lớn. Chẳng hạn, một khách hàng của Ethereum đã triển khai tiêu chuẩn EVM bằng ngôn ngữ Go, trong khi một đội ngũ của quỹ thì duy trì một triển khai bằng C++. Sự đa dạng này tạo ra không gian cho các tối ưu hóa kỹ thuật và các triển khai tùy chỉnh khác nhau.
Sự trỗi dậy của công nghệ EVM song song
Trong lịch sử, cộng đồng blockchain chủ yếu tập trung vào đổi mới thuật toán đồng thuận, một số dự án nổi tiếng được chú ý nhiều hơn vì cơ chế đồng thuận của chúng hơn là tầng thực thi. Mặc dù những dự án này cũng có sự đổi mới ở tầng thực thi, nhưng sự cải thiện hiệu suất của chúng thường bị hiểu nhầm chỉ xuất phát từ thuật toán đồng thuận.
Trên thực tế, blockchain hiệu suất cao cần đổi mới đồng thời trong cả thuật toán đồng thuận và lớp thực thi. Đối với blockchain EVM chỉ cải thiện thuật toán đồng thuận, việc nâng cao hiệu suất thường cần sự hỗ trợ phần cứng mạnh mẽ hơn. Ví dụ, một chuỗi thông minh nổi tiếng xử lý khối với giới hạn gas 2000 TPS cần cấu hình cao hơn gấp nhiều lần so với nút đầy đủ của Ethereum. Một mạng khác tuyên bố hỗ trợ lên tới 1000 TPS, nhưng hiệu suất thực tế thường không đạt kỳ vọng.
Sự cần thiết của xử lý song song
Trong hệ thống blockchain truyền thống, giao dịch được thực hiện theo thứ tự, giống như CPU đơn nhân. Mặc dù phương pháp này đơn giản và độ phức tạp của hệ thống thấp, nhưng khó có thể hỗ trợ một cơ sở người dùng lớn. Chuyển sang máy ảo đa nhân kiểu CPU có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc, tăng đáng kể thông lượng.
Việc thực thi song song mang lại một số thách thức kỹ thuật, chẳng hạn như xử lý các giao dịch đồng thời ghi vào cùng một hợp đồng. Điều này cần các cơ chế mới để giải quyết các xung đột tiềm ẩn. Tuy nhiên, việc thực thi song song các hợp đồng thông minh không liên quan có thể tăng thông lượng tỷ lệ với số lượng luồng xử lý.
Đổi mới EVM song song
EVM song song đại diện cho một loạt các đổi mới nhằm tối ưu hóa lớp thực thi blockchain. Lấy một dự án làm ví dụ, những đổi mới chính của nó bao gồm:
Thực thi giao dịch song song: áp dụng thuật toán thực thi song song lạc quan, cho phép nhiều giao dịch được xử lý đồng thời. Hệ thống bắt đầu giao dịch từ cùng một trạng thái ban đầu, theo dõi đầu vào và đầu ra, tạo ra kết quả tạm thời. Bằng cách kiểm tra mối quan hệ phụ thuộc giữa các giao dịch, quyết định xem có thực thi giao dịch tiếp theo song song hay không.
Thực thi trễ: Trong cơ chế đồng thuận, các nút đầu tiên đạt được đồng thuận về thứ tự giao dịch, mà không thực hiện ngay lập tức. Việc thực hiện được hoãn lại trong kênh độc lập, tối đa hóa việc sử dụng thời gian khối, nâng cao hiệu quả tổng thể.
Cơ sở dữ liệu trạng thái tùy chỉnh: Tối ưu hóa lưu trữ và truy cập trạng thái bằng cách lưu trữ cây Merkle trực tiếp trên SSD. Phương pháp này tối thiểu hóa hiệu ứng khuếch đại đọc, tăng tốc độ truy cập trạng thái, làm cho việc thực thi hợp đồng hiệu quả hơn.
Cơ chế đồng thuận hiệu suất cao: Dựa trên cải tiến HotStuff, hỗ trợ hàng trăm nút toàn cầu đồng bộ, có độ phức tạp truyền thông tuyến tính. Sử dụng bỏ phiếu theo đường ống, cho phép các giai đoạn khác nhau chồng chéo nhau, giảm độ trễ, tăng hiệu quả.
Thách thức của EVM song song
Việc thực thi song song đã đưa ra những xung đột trạng thái tiềm ẩn, cần kiểm tra xung đột trước hoặc sau khi thực thi. Chẳng hạn, khi nhiều giao dịch song song đều tương tác với cùng một bể giao dịch, cần có cơ chế phát hiện và giải quyết xung đột một cách cẩn thận.
Ngoài sự khác biệt về kỹ thuật, các nhóm thường cần thiết kế lại hiệu suất đọc và ghi của cơ sở dữ liệu trạng thái, và phát triển thuật toán đồng thuận tương thích.
Các dự án EVM song song đối mặt với hai thách thức lớn: rủi ro về việc Ethereum hấp thụ đổi mới công nghệ trong thời gian dài và vấn đề tập trung nút. Phát triển nhanh hệ sinh thái là chìa khóa để duy trì lợi thế cạnh tranh. Việc phi tập trung hóa nút cần tìm kiếm sự cân bằng giữa hoạt động không cần phép, không cần tin cậy và hiệu suất cao.
Tổng quan dự án EVM song song
Hiện tại, cấu trúc EVM song song bao gồm nhiều blockchain Layer 1, các giải pháp Layer 2 có thể có, và các lớp tương thích EVM dựa trên các blockchain công cộng khác. Các dự án hiện có có thể được chia thành ba loại:
Giới thiệu dự án đại diện
Dự án A nhằm giải quyết vấn đề khả năng mở rộng thông qua việc tối ưu hóa việc thực thi song song của Máy ảo Ethereum, với mục tiêu đạt 10.000 TPS. Đã hoàn thành việc huy động vốn lớn, đội ngũ sáng lập đến từ các nhà tạo lập thị trường hàng đầu. Mạng thử nghiệm nội bộ đã được khởi động và sắp mở cửa cho công chúng.
Dự án B ban đầu tập trung vào hạ tầng ứng dụng giao dịch, gần đây đã được nâng cấp thành EVM song song hiệu suất cao, nâng cao TPS lên 12.500. Mạng thử nghiệm đã được ra mắt, hỗ trợ di chuyển ứng dụng EVM chỉ với một cú nhấp chuột. Cũng đã ra mắt khung mã nguồn mở hỗ trợ Layer 2 sử dụng công nghệ xử lý song song.
Dự án C nâng cao hiệu suất và hiệu quả thực thi bằng cách xây dựng hệ thống máy ảo kép EVM++(EVM + WASM). Đội ngũ cốt lõi đến từ một dự án blockchain nổi tiếng nào đó. Mạng thử nghiệm công khai đã được ra mắt, kế hoạch khuyến khích hệ sinh thái đã được khởi động.
Dự án D là mạng Layer 1 tương thích EVM được xây dựng dựa trên một SDK, được thiết kế đặc biệt cho DeFi. Gần đây đã công bố kế hoạch phát triển để giới thiệu công nghệ EVM song song nhằm nâng cao hiệu suất.
Dự án E là giải pháp đầu tiên đạt được khả năng tương thích EVM trên một chuỗi công khai hiệu suất cao. Hỗ trợ các nhà phát triển Solidity triển khai DApp chỉ bằng một cú nhấp chuột, tận hưởng tốc độ xử lý cao và phí gas thấp. Đóng gói giao dịch EVM thành giao dịch gốc để thực hiện, TPS vượt quá 2,000.
Dự án F là một giải pháp Layer 2 tổng quát mô-đun được hỗ trợ bởi máy ảo của một chuỗi công khai. Nó thanh toán trên Ethereum, sử dụng ETH làm gas, nhưng lớp thực thi hoạt động trong môi trường máy ảo đó. Gần đây đã hoàn thành việc huy động vốn lớn, mạng chính sắp mở cửa cho các nhà phát triển.
Dự án G là mạng Layer 2 VM mô-đun, hỗ trợ việc đưa máy ảo hiệu suất cao vào hệ sinh thái Layer 2 chính. Có thể sử dụng Ethereum hoặc Bitcoin làm lớp thanh toán, lớp thực thi có thể sử dụng nhiều máy ảo song song.
Kết luận
Với sự phát triển của công nghệ blockchain, tối ưu hóa lớp thực thi và thuật toán đồng thuận đều quan trọng. Các đổi mới như EVM song song cung cấp các giải pháp hứa hẹn để tăng thông lượng và hiệu suất, hy vọng sẽ làm cho blockchain có tính mở rộng cao hơn, hỗ trợ nhiều trường hợp ứng dụng hơn. Sự phát triển của các công nghệ này sẽ tiếp tục thúc đẩy sự tiến bộ của hệ sinh thái blockchain.