Розробка смарт-контрактів є базовою навичкою блокчейн-інженера. Розробники зазвичай використовують такі високорівневі мови, як Solidity, для реалізації бізнес-логіки. Однак EVM не може безпосередньо виконувати код Solidity, його потрібно скомпілювати в низькорівневу мову (операційний код/байт-код), яку може інтерпретувати віртуальна машина. Існуючі інструменти можуть автоматично виконувати цей процес перетворення, зменшуючи потребу розробників звертати увагу на деталі компіляції.
Хоча процес компіляції може призвести до деяких додаткових витрат, інженери, які знайомі з низькорівневим кодуванням, можуть безпосередньо використовувати операційні коди в Solidity для написання програмної логіки, щоб досягти максимальної ефективності та знизити споживання газу. Наприклад, протокол відомої платформи торгівлі NFT широко використовує вбудовану асемблерну мову для мінімізації витрат газу для користувачів.
Різниця у продуктивності EVM: стандарти та реалізація
EVM, тобто "виконавчий рівень", є місцем, де остаточно виконуються та обробляються скомпільовані операційні коди смарт-контрактів. Байтовий код, визначений EVM, став галузевим стандартом. Незалежно від того, чи 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 є основою для того, щоб віртуальна машина називалася EVM, фактичні способи реалізації можуть суттєво відрізнятися. Наприклад, один з клієнтів Ethereum реалізує стандарт EVM мовою Go, тоді як інша команда фонду Ethereum підтримує реалізацію на C++. Ця різноманітність відкриває можливості для різних інженерних оптимізацій та налаштованих реалізацій.
Паралельна технологія EVM
В історії спільноти блокчейн основна увага була зосереджена на інноваціях у консенсусних алгоритмах, і деякі відомі проекти більше відомі завдяки своїм механізмам консенсусу, а не своїм виконавчим шарам. Хоча ці проекти також внесли інновації у виконавчі шари, їхня продуктивність часто помилково вважається такою, що походить лише від консенсусного алгоритму.
Насправді, високопродуктивний блокчейн потребує інноваційного алгоритму консенсусу та оптимізованого виконавчого рівня, подібно до теорії бочки. Для EVM-блокчейнів, які лише вдосконалюють алгоритм консенсусу, підвищення продуктивності часто вимагає більш потужних конфігурацій вузлів. Наприклад, один відомий смарт-ланцюг обробляє блоки з обмеженням газу 2000 TPS і потребує в кілька разів більшої конфігурації машин, ніж повноцінний вузол Ethereum. Хоча інша відома мережа теоретично підтримує до 1000 TPS, її фактична продуктивність часто не відповідає очікуванням.
Попит на паралельну обробку
У більшості систем блокчейн транзакції виконуються по черзі, подібно до однокореневого процесора (CPU), де наступний розрахунок починається лише після завершення поточного. Цей підхід, хоча й простий і з низькою складністю системи, важко підтримує масштабну користувацьку базу. Перехід до багатоядерної паралельної віртуальної машини може одночасно обробляти кілька транзакцій, суттєво підвищуючи пропускну здатність.
Паралельне виконання приносить інженерні виклики, такі як обробка одночасних транзакцій на одній і тій же смарт-контракті. Необхідно розробити нові механізми для вирішення цих конфліктів. Паралельне виконання не пов'язаних смарт-контрактів може пропорційно збільшити пропускну спроможність залежно від кількості паралельних потоків обробки.
Інновації паралельної Віртуальної машини Ethereum
Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, спрямованих на оптимізацію виконавчого шару системи блокчейн. Наприклад, ключовими інноваціями є:
Паралельне виконання транзакцій: використовується оптимістичний алгоритм паралельного виконання, що дозволяє одночасно обробляти кілька транзакцій. Цей підхід починає транзакції з одного й того ж початкового стану, відстежуючи входи та виходи, генеруючи тимчасові результати для кожної транзакції. Перевіряючи, чи входи наступної транзакції пов'язані з виходами транзакції, що обробляється, вирішується, чи виконувати наступну транзакцію.
Затримка виконання: у механізмі консенсусу вузли можуть досягати формального порядку транзакцій без виконання транзакцій головним або верифікаційним вузлом. Спочатку головний вузол сортує транзакції та досягає консенсусу між вузлами. Виконання транзакцій затримується в незалежному каналі, максимально використовуючи час блоку, підвищуючи загальну ефективність виконання.
Кастомізована база даних стану: оптимізує зберігання та доступ до стану шляхом безпосереднього зберігання дерева Меркла на SSD. Цей підхід мінімізує ефект розширення читання та підвищує швидкість доступу до стану, що робить виконання смарт-контрактів швидшим та ефективнішим.
Високопродуктивний механізм консенсусу: покращена версія механізму консенсусу HotStuff, що підтримує синхронізацію між сотнями глобально розподілених вузлів з лінійною складністю зв'язку. Використання конвеєрного етапу голосування дозволяє різним етапам голосування перекриватися, зменшуючи затримки та підвищуючи ефективність консенсусу.
Виклик
Технічні виклики паралельної EVM
Головні вузькі місця виконання послідовних транзакцій пов'язані з процесами читання/запису стану та ЦП. Паралельне виконання вводить потенційні конфлікти стану, що вимагає перевірки конфліктів до або після виконання. Наприклад, коли чотири паралельні потоки одночасно обробляють транзакції, що взаємодіють з одним і тим же DeFi пулом, можуть виникати конфлікти. Ця ситуація потребує ретельного виявлення та механізмів вирішення конфліктів, щоб забезпечити ефективну паралельну обробку.
Окрім реалізації технічних відмінностей паралельної EVM, команди зазвичай повинні також перепроектувати та поліпшити продуктивність читання/запису стану бази даних, а також розробити сумісний алгоритм консенсусу.
Виклики та міркування
Два основних виклики, з якими стикається паралельна EVM, це довгострокове захоплення інженерної вартості Ethereum та централізація вузлів. Хоча поточна стадія розробки ще не повністю відкрита для захисту інтелектуальної власності, ці деталі врешті-решт будуть розкриті під час запуску тестової та основної мереж, стикаючись з ризиком бути поглиненими іншими блокчейнами. Швидкий розвиток екосистеми буде ключем до підтримання конкурентних переваг.
Концентрація вузлів є викликом для всіх високопродуктивних блокчейнів, який потребує балансу між "трьома труднощами блокчейну" — бездозвільними, бездовірчими операціями та вимогами до високої продуктивності. Показники, такі як "TPS для кожного апаратного забезпечення", можуть допомогти порівняти ефективність блокчейнів за певних апаратних умов, а нижчі вимоги до апаратного забезпечення сприяють досягненню більшої децентралізації вузлів.
Паралельна структура EVM
Паралельна архітектура EVM включає кілька проєктів, деякі з яких є блокчейнами Layer 1, інші можуть бути рішеннями Layer 2. Існують також EVM-сумісні рішення або відкриті клієнти, що базуються на інших мережах.
Наразі існуючі паралельні мережі EVM можна розділити на три категорії:
EVM-совместна Layer 1 мережа, яка була оновлена за допомогою технології паралельного виконання: ці мережі спочатку не використовували паралельне виконання, а пізніше через технологічну ітерацію було оновлено для підтримки паралельного EVM.
EVM-сумісна Layer 1 мережа, яка з самого початку використовує технологію паралельного виконання: деякі нові проекти з самого початку враховували паралельне виконання.
Використання технології паралельного виконання на базі не-EVM в мережах Layer 2: до них відносяться розширювальні Layer 2 EVM-сумісні ланцюги. Ці мережі абстрагують EVM у вигляді модулів виконання, які можна підключати, що дозволяє вибирати найкращий "слой виконання VM" відповідно до потреб, таким чином забезпечуючи паралельні можливості.
Опис проекту
Проект A: провідна паралельна Віртуальна машина Ethereum
Цей проект має на меті вирішення проблеми масштабованості традиційної EVM шляхом оптимізації паралельного виконання EVM та конвеєрної архітектури, з метою досягнення 10 000 TPS. Проект вже завершив значне фінансування, засновницька команда складається з учасників відомих торгових установ. Внутрішня тестова мережа вже запущена, очікується, що незабаром вона буде відкрита для громадськості.
Проект B: запуск паралельної мережі EVM
Цей проєкт спочатку був мережею Layer 1, зосередженою на торгівлі, що надає сучасну інфраструктуру для торгових додатків. Нещодавно було оголошено про повне оновлення, щоб стати високопродуктивним паралельним EVM, що значно підвищує TPS. Тестова мережа паралельного EVM вже запущена, підтримує одноразову міграцію EVM-додатків. Основна мережа очікується в запуску у першій половині цього року.
Проект C: посилення виконавчого шару за допомогою двох Віртуальних машин
Цей проєкт має на меті підвищення масштабованості мережі Layer 1 шляхом розширення підтримки EVM для паралельного виконання. Завдяки побудові системи з двома віртуальними машинами, він має на меті підвищення продуктивності блокчейну EVM та ефективності виконання мережі. Публічна тестова мережа вже запущена, а також запроваджено програму екосистемних стимулів.
Проект D: впровадження технології паралельної Віртуальної машини Ethereum
Це мережа Layer 1, сумісна з EVM, побудована на основі певного SDK, спеціально розроблена для DeFi-додатків. Нещодавно було оголошено про план розробки, метою якого є впровадження технології паралельного виконання EVM для підвищення продуктивності мережі.
Проект E: рішення з сумісності EVM для певних мереж
Цей проект є паралельною EVM, що базується на певній високопродуктивній мережі, і є першим EVM-совісним рішенням для цієї мережі. Він підтримує розробників EVM на Solidity та Vyper, дозволяючи їм одним натисканням кнопки розгортати DApp та насолоджуватися високою пропускною здатністю та низькими витратами на газ.
Проект F: Введення певної Віртуальної машини в Ethereum
Це загальне модульне рішення другого рівня Rollup, підтримуване певною віртуальною машиною. Воно виконує розрахунок даних транзакцій на Ethereum, використовуючи ETH як газ, але його виконавчий рівень працює у певному середовищі Віртуальної машини. Нещодавно було завершено значне фінансування, основна мережа, як очікується, найближчим часом відкриється для розробників.
Проект G: Модульна Віртуальна машина Layer 2
Цей проект побудований на певному стеку технологій і є модульною мережею Layer 2 Віртуальної машини. Він має на меті впровадити високо продуктивну Віртуальну машину в існуючі основні мережі Layer 2 Ethereum та Bitcoin. Підтримується використання Ethereum або Bitcoin як шару розрахунків, а виконавчий шар може використовувати різні Віртуальні машини для паралельного виконання.
Висновок
З розвитком технології блокчейн важливо звертати увагу на рівень виконання та алгоритми консенсусу для досягнення високої продуктивності. Інновації, такі як паралельна EVM, пропонують перспективні рішення для підвищення пропускної здатності та ефективності, роблячи блокчейн більш масштабованим і здатним підтримувати широку аудиторію користувачів. Розвиток і 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.
8 лайків
Нагородити
8
3
Репост
Поділіться
Прокоментувати
0/400
alpha_leaker
· 9год тому
газ дорогий до того, що доводиться їсти землю, хто ще дбає про те, чи компілюєш ти, чи ні
Паралельна EVM технологія: інновації та виклики виконавчого шару Блокчейн
Віртуальна машина Ethereum EVM
Віртуальна машина Ethereum та Solidity
Розробка смарт-контрактів є базовою навичкою блокчейн-інженера. Розробники зазвичай використовують такі високорівневі мови, як Solidity, для реалізації бізнес-логіки. Однак EVM не може безпосередньо виконувати код Solidity, його потрібно скомпілювати в низькорівневу мову (операційний код/байт-код), яку може інтерпретувати віртуальна машина. Існуючі інструменти можуть автоматично виконувати цей процес перетворення, зменшуючи потребу розробників звертати увагу на деталі компіляції.
Хоча процес компіляції може призвести до деяких додаткових витрат, інженери, які знайомі з низькорівневим кодуванням, можуть безпосередньо використовувати операційні коди в Solidity для написання програмної логіки, щоб досягти максимальної ефективності та знизити споживання газу. Наприклад, протокол відомої платформи торгівлі NFT широко використовує вбудовану асемблерну мову для мінімізації витрат газу для користувачів.
Різниця у продуктивності EVM: стандарти та реалізація
EVM, тобто "виконавчий рівень", є місцем, де остаточно виконуються та обробляються скомпільовані операційні коди смарт-контрактів. Байтовий код, визначений EVM, став галузевим стандартом. Незалежно від того, чи 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 є основою для того, щоб віртуальна машина називалася EVM, фактичні способи реалізації можуть суттєво відрізнятися. Наприклад, один з клієнтів Ethereum реалізує стандарт EVM мовою Go, тоді як інша команда фонду Ethereum підтримує реалізацію на C++. Ця різноманітність відкриває можливості для різних інженерних оптимізацій та налаштованих реалізацій.
Паралельна технологія EVM
В історії спільноти блокчейн основна увага була зосереджена на інноваціях у консенсусних алгоритмах, і деякі відомі проекти більше відомі завдяки своїм механізмам консенсусу, а не своїм виконавчим шарам. Хоча ці проекти також внесли інновації у виконавчі шари, їхня продуктивність часто помилково вважається такою, що походить лише від консенсусного алгоритму.
Насправді, високопродуктивний блокчейн потребує інноваційного алгоритму консенсусу та оптимізованого виконавчого рівня, подібно до теорії бочки. Для EVM-блокчейнів, які лише вдосконалюють алгоритм консенсусу, підвищення продуктивності часто вимагає більш потужних конфігурацій вузлів. Наприклад, один відомий смарт-ланцюг обробляє блоки з обмеженням газу 2000 TPS і потребує в кілька разів більшої конфігурації машин, ніж повноцінний вузол Ethereum. Хоча інша відома мережа теоретично підтримує до 1000 TPS, її фактична продуктивність часто не відповідає очікуванням.
Попит на паралельну обробку
У більшості систем блокчейн транзакції виконуються по черзі, подібно до однокореневого процесора (CPU), де наступний розрахунок починається лише після завершення поточного. Цей підхід, хоча й простий і з низькою складністю системи, важко підтримує масштабну користувацьку базу. Перехід до багатоядерної паралельної віртуальної машини може одночасно обробляти кілька транзакцій, суттєво підвищуючи пропускну здатність.
Паралельне виконання приносить інженерні виклики, такі як обробка одночасних транзакцій на одній і тій же смарт-контракті. Необхідно розробити нові механізми для вирішення цих конфліктів. Паралельне виконання не пов'язаних смарт-контрактів може пропорційно збільшити пропускну спроможність залежно від кількості паралельних потоків обробки.
Інновації паралельної Віртуальної машини Ethereum
Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, спрямованих на оптимізацію виконавчого шару системи блокчейн. Наприклад, ключовими інноваціями є:
Паралельне виконання транзакцій: використовується оптимістичний алгоритм паралельного виконання, що дозволяє одночасно обробляти кілька транзакцій. Цей підхід починає транзакції з одного й того ж початкового стану, відстежуючи входи та виходи, генеруючи тимчасові результати для кожної транзакції. Перевіряючи, чи входи наступної транзакції пов'язані з виходами транзакції, що обробляється, вирішується, чи виконувати наступну транзакцію.
Затримка виконання: у механізмі консенсусу вузли можуть досягати формального порядку транзакцій без виконання транзакцій головним або верифікаційним вузлом. Спочатку головний вузол сортує транзакції та досягає консенсусу між вузлами. Виконання транзакцій затримується в незалежному каналі, максимально використовуючи час блоку, підвищуючи загальну ефективність виконання.
Кастомізована база даних стану: оптимізує зберігання та доступ до стану шляхом безпосереднього зберігання дерева Меркла на SSD. Цей підхід мінімізує ефект розширення читання та підвищує швидкість доступу до стану, що робить виконання смарт-контрактів швидшим та ефективнішим.
Високопродуктивний механізм консенсусу: покращена версія механізму консенсусу HotStuff, що підтримує синхронізацію між сотнями глобально розподілених вузлів з лінійною складністю зв'язку. Використання конвеєрного етапу голосування дозволяє різним етапам голосування перекриватися, зменшуючи затримки та підвищуючи ефективність консенсусу.
Виклик
Технічні виклики паралельної EVM
Головні вузькі місця виконання послідовних транзакцій пов'язані з процесами читання/запису стану та ЦП. Паралельне виконання вводить потенційні конфлікти стану, що вимагає перевірки конфліктів до або після виконання. Наприклад, коли чотири паралельні потоки одночасно обробляють транзакції, що взаємодіють з одним і тим же DeFi пулом, можуть виникати конфлікти. Ця ситуація потребує ретельного виявлення та механізмів вирішення конфліктів, щоб забезпечити ефективну паралельну обробку.
Окрім реалізації технічних відмінностей паралельної EVM, команди зазвичай повинні також перепроектувати та поліпшити продуктивність читання/запису стану бази даних, а також розробити сумісний алгоритм консенсусу.
Виклики та міркування
Два основних виклики, з якими стикається паралельна EVM, це довгострокове захоплення інженерної вартості Ethereum та централізація вузлів. Хоча поточна стадія розробки ще не повністю відкрита для захисту інтелектуальної власності, ці деталі врешті-решт будуть розкриті під час запуску тестової та основної мереж, стикаючись з ризиком бути поглиненими іншими блокчейнами. Швидкий розвиток екосистеми буде ключем до підтримання конкурентних переваг.
Концентрація вузлів є викликом для всіх високопродуктивних блокчейнів, який потребує балансу між "трьома труднощами блокчейну" — бездозвільними, бездовірчими операціями та вимогами до високої продуктивності. Показники, такі як "TPS для кожного апаратного забезпечення", можуть допомогти порівняти ефективність блокчейнів за певних апаратних умов, а нижчі вимоги до апаратного забезпечення сприяють досягненню більшої децентралізації вузлів.
Паралельна структура EVM
Паралельна архітектура EVM включає кілька проєктів, деякі з яких є блокчейнами Layer 1, інші можуть бути рішеннями Layer 2. Існують також EVM-сумісні рішення або відкриті клієнти, що базуються на інших мережах.
Наразі існуючі паралельні мережі EVM можна розділити на три категорії:
EVM-совместна Layer 1 мережа, яка була оновлена за допомогою технології паралельного виконання: ці мережі спочатку не використовували паралельне виконання, а пізніше через технологічну ітерацію було оновлено для підтримки паралельного EVM.
EVM-сумісна Layer 1 мережа, яка з самого початку використовує технологію паралельного виконання: деякі нові проекти з самого початку враховували паралельне виконання.
Використання технології паралельного виконання на базі не-EVM в мережах Layer 2: до них відносяться розширювальні Layer 2 EVM-сумісні ланцюги. Ці мережі абстрагують EVM у вигляді модулів виконання, які можна підключати, що дозволяє вибирати найкращий "слой виконання VM" відповідно до потреб, таким чином забезпечуючи паралельні можливості.
Опис проекту
Проект A: провідна паралельна Віртуальна машина Ethereum
Цей проект має на меті вирішення проблеми масштабованості традиційної EVM шляхом оптимізації паралельного виконання EVM та конвеєрної архітектури, з метою досягнення 10 000 TPS. Проект вже завершив значне фінансування, засновницька команда складається з учасників відомих торгових установ. Внутрішня тестова мережа вже запущена, очікується, що незабаром вона буде відкрита для громадськості.
Проект B: запуск паралельної мережі EVM
Цей проєкт спочатку був мережею Layer 1, зосередженою на торгівлі, що надає сучасну інфраструктуру для торгових додатків. Нещодавно було оголошено про повне оновлення, щоб стати високопродуктивним паралельним EVM, що значно підвищує TPS. Тестова мережа паралельного EVM вже запущена, підтримує одноразову міграцію EVM-додатків. Основна мережа очікується в запуску у першій половині цього року.
Проект C: посилення виконавчого шару за допомогою двох Віртуальних машин
Цей проєкт має на меті підвищення масштабованості мережі Layer 1 шляхом розширення підтримки EVM для паралельного виконання. Завдяки побудові системи з двома віртуальними машинами, він має на меті підвищення продуктивності блокчейну EVM та ефективності виконання мережі. Публічна тестова мережа вже запущена, а також запроваджено програму екосистемних стимулів.
Проект D: впровадження технології паралельної Віртуальної машини Ethereum
Це мережа Layer 1, сумісна з EVM, побудована на основі певного SDK, спеціально розроблена для DeFi-додатків. Нещодавно було оголошено про план розробки, метою якого є впровадження технології паралельного виконання EVM для підвищення продуктивності мережі.
Проект E: рішення з сумісності EVM для певних мереж
Цей проект є паралельною EVM, що базується на певній високопродуктивній мережі, і є першим EVM-совісним рішенням для цієї мережі. Він підтримує розробників EVM на Solidity та Vyper, дозволяючи їм одним натисканням кнопки розгортати DApp та насолоджуватися високою пропускною здатністю та низькими витратами на газ.
Проект F: Введення певної Віртуальної машини в Ethereum
Це загальне модульне рішення другого рівня Rollup, підтримуване певною віртуальною машиною. Воно виконує розрахунок даних транзакцій на Ethereum, використовуючи ETH як газ, але його виконавчий рівень працює у певному середовищі Віртуальної машини. Нещодавно було завершено значне фінансування, основна мережа, як очікується, найближчим часом відкриється для розробників.
Проект G: Модульна Віртуальна машина Layer 2
Цей проект побудований на певному стеку технологій і є модульною мережею Layer 2 Віртуальної машини. Він має на меті впровадити високо продуктивну Віртуальну машину в існуючі основні мережі Layer 2 Ethereum та Bitcoin. Підтримується використання Ethereum або Bitcoin як шару розрахунків, а виконавчий шар може використовувати різні Віртуальні машини для паралельного виконання.
Висновок
З розвитком технології блокчейн важливо звертати увагу на рівень виконання та алгоритми консенсусу для досягнення високої продуктивності. Інновації, такі як паралельна EVM, пропонують перспективні рішення для підвищення пропускної здатності та ефективності, роблячи блокчейн більш масштабованим і здатним підтримувати широку аудиторію користувачів. Розвиток і впровадження цих технологій сформують майбутнє екосистеми блокчейн, сприяючи подальшому прогресу та застосуванню в цій галузі.