Đột phá công nghệ EVM song song: Đổi mới và thách thức trong lớp thực thi Blockchain

Máy ảo Ethereum EVM

Máy ảo và Solidity

Phát triển hợp đồng thông minh là kỹ năng cơ bản của kỹ sư blockchain. Các nhà phát triển thường sử dụng các ngôn ngữ cấp cao như Solidity để thực hiện logic kinh doanh. Tuy nhiên, EVM không thể thực thi mã Solidity trực tiếp, cần phải biên dịch nó thành ngôn ngữ cấp thấp có thể được máy ảo hiểu (mã thao tác/mã byte). Các công cụ hiện có có thể tự động hoàn thành quá trình chuyển đổi này, giảm bớt nhu cầu chú ý của các nhà phát triển đối với các chi tiết biên dịch.

Mặc dù quá trình biên dịch có thể mang lại một số chi phí bổ sung, nhưng các kỹ sư quen thuộc với mã cấp thấp có thể trực tiếp sử dụng mã vận hành trong Solidity để viết logic chương trình, nhằm đạt hiệu suất tối đa và giảm tiêu thụ gas. Ví dụ, giao thức của một nền tảng giao dịch NFT nổi tiếng đã sử dụng rộng rãi lắp ráp nội tuyến để tối thiểu hóa chi phí gas của người dùng.

Đi sâu vào EVM song song và hệ sinh thái của nó

Sự khác biệt về hiệu suất EVM: tiêu chuẩn và thực hiện

EVM, tức là "tầng thực thi", là nơi cuối cùng để thực thi và xử lý mã opcode của hợp đồng thông minh đã được biên dịch. Bytecode được định nghĩa bởi EVM đã trở thành tiêu chuẩn của ngành. Dù là cho mạng Layer 2 của Ethereum hay các blockchain độc lập khác, tính tương thích với tiêu chuẩn EVM cho phép các nhà phát triển triển khai hợp đồng thông minh một cách hiệu quả trên nhiều mạng.

Mặc dù việc tuân thủ tiêu chuẩn mã byte EVM là cơ sở để máy ảo được gọi là EVM, nhưng cách thực hiện thực tế có thể rất khác nhau. Ví dụ, một khách hàng của Ethereum đã triển khai tiêu chuẩn EVM bằng ngôn ngữ Go, trong khi một nhóm khác của Quỹ Ethereum duy trì một phiên bản C++. Sự đa dạng này mở ra khả năng tối ưu hóa kỹ thuật và thực hiện tùy chỉnh khác nhau.

Đi sâu vào EVM song song và hệ sinh thái của nó

Công nghệ EVM song song

Trong lịch sử, cộng đồng blockchain chủ yếu tập trung vào sự đổi mới của thuật toán đồng thuận, một số dự án nổi tiếng hơn vì cơ chế đồng thuận của chúng hơn là lớp thực thi. Mặc dù những dự án này cũng có sự đổi mới về lớp thực thi, nhưng hiệu suất của chúng thường bị hiểu nhầm là chỉ xuất phát từ thuật toán đồng thuận.

Trên thực tế, blockchain hiệu suất cao cần một thuật toán đồng thuận sáng tạo và một lớp thực thi tối ưu, tương tự như lý thuyết thùng gỗ. Đối với blockchain EVM chỉ cải tiến thuật toán đồng thuận, việc nâng cao hiệu suất thường cần cấu hình nút mạnh mẽ hơn. Ví dụ, một chuỗi thông minh nổi tiếng xử lý khối dưới giới hạn gas 2000 TPS cần cấu hình máy mạnh gấp nhiều lần so với nút đầy đủ của Ethereum. Mặc dù một mạng lưới nổi tiếng khác lý thuyết hỗ trợ lên đến 1000 TPS, nhưng hiệu suất thực tế của nó thường không đạt kỳ vọng.

Nhu cầu xử lý song song

Trong hầu hết các hệ thống blockchain, giao dịch được thực hiện theo thứ tự, tương tự như CPU đơn nhân, phép tính tiếp theo chỉ bắt đầu sau khi phép tính hiện tại hoàn thành. Cách tiếp cận này tuy đơn giản và độ phức tạp của hệ thống thấp, nhưng khó có thể hỗ trợ một cơ sở người dùng quy mô lớn. Chuyển sang mô hình máy ảo đa nhân CPU có thể xử lý đồng thời nhiều giao dịch, tăng đáng kể thông lượng.

Việc thực thi song song mang lại những thách thức kỹ thuật, chẳng hạn như xử lý các giao dịch đồng thời ghi vào cùng một hợp đồng thông minh. Cần thiết phải thiết kế cơ chế mới để giải quyết những xung đột này. Việc thực thi song song các hợp đồng thông minh không liên quan có thể tăng tỷ lệ thông lượng theo số lượng luồng xử lý song song.

Đổi mới EVM song song

EVM song song đại diện cho một loạt các đổi mới nhằm tối ưu hóa lớp thực thi của hệ thống blockchain. Lấy một dự án làm ví dụ, các đổi mới chính bao gồm:

  • Thực hiện giao dịch song song: Sử dụng thuật toán thực hiện song song lạc quan, cho phép nhiều giao dịch được xử lý đồng thời. Phương pháp này bắt đầu giao dịch từ cùng một trạng thái ban đầu, theo dõi đầu vào và đầu ra, tạo ra kết quả tạm thời cho mỗi giao dịch. Bằng cách kiểm tra xem đầu vào của giao dịch tiếp theo có liên quan đến đầu ra của giao dịch đang xử lý hiện tại hay không để quyết định có thực hiện giao dịch tiếp theo hay không.

  • Thực thi trì hoãn: Trong cơ chế đồng thuận, các nút không cần thực hiện giao dịch bởi nút chính hoặc nút xác thực để đạt được thứ tự chính thức của giao dịch. Ban đầu, nút chính sắp xếp giao dịch và đạt được sự đồng thuận giữa các nút. Việc thực thi giao dịch được trì hoãn đến kênh độc lập, tối đa hóa việc sử dụng thời gian khối, nâng cao hiệu quả thực thi tổng thể.

  • Cơ sở dữ liệu trạng thái tùy chỉnh: Tối ưu hóa lưu trữ và truy cập trạng thái bằng cách trực tiếp lưu trữ cây Merkle trên SSD. Phương pháp này tối thiểu hóa hiệu ứng mở rộng đọc, cải thiện tốc độ truy cập trạng thái, làm cho việc thực thi hợp đồng thông minh nhanh hơn và hiệu quả hơn.

  • Cơ chế đồng thuận hiệu suất cao: Phiên bản cải tiến dựa trên cơ chế đồng thuận HotStuff, hỗ trợ đồng bộ hóa giữa hàng trăm nút phân phối toàn cầu, có độ phức tạp giao tiếp tuyến tính. Sử dụng giai đoạn bỏ phiếu theo đường ống, cho phép các giai đoạn khác nhau của quá trình bỏ phiếu có thể chồng chéo với nhau, giảm độ trễ, tăng cường hiệu quả đồng thuận.

Nghiên cứu sâu về EVM song song và hệ sinh thái của nó

Thách thức

Thách thức kỹ thuật của EVM song song

Nút thắt trong việc thực hiện giao dịch theo thứ tự chủ yếu liên quan đến CPU và quá trình đọc/ghi trạng thái. Việc thực hiện song song tạo ra các xung đột trạng thái tiềm ẩn, cần thực hiện kiểm tra xung đột trước hoặc sau khi thực hiện. Ví dụ, khi bốn luồng song song xử lý giao dịch tương tác với cùng một bể DeFi, có thể xảy ra xung đột. Tình huống này cần cơ chế phát hiện và giải quyết xung đột cẩn thận để đảm bảo xử lý song song hiệu quả.

Ngoài việc thực hiện sự khác biệt kỹ thuật của EVM song song, các đội thường cần phải thiết kế lại và nâng cao hiệu suất đọc/ghi của cơ sở dữ liệu trạng thái, và phát triển thuật toán đồng thuận tương thích.

Thách thức và cân nhắc

Hai thách thức chính mà EVM song song phải đối mặt là việc thu hút giá trị kỹ thuật lâu dài của Ethereum và sự tập trung của các nút. Mặc dù giai đoạn phát triển hiện tại chưa hoàn toàn mã nguồn mở để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ, nhưng những chi tiết này cuối cùng sẽ được công bố khi mạng thử nghiệm và mạng chính được khởi động, đối mặt với nguy cơ bị các blockchain khác hấp thụ. Sự phát triển nhanh chóng của hệ sinh thái sẽ là chìa khóa để duy trì lợi thế cạnh tranh.

Tập trung hóa nút là thách thức mà tất cả các blockchain hiệu suất cao phải đối mặt, cần đạt được sự cân bằng giữa "ba khó khăn của blockchain" - hoạt động không cần giấy phép, không cần tin tưởng và yêu cầu hiệu suất cao. Các chỉ số như "TPS theo yêu cầu phần cứng" có thể giúp so sánh hiệu quả của blockchain dưới các điều kiện phần cứng cụ thể, yêu cầu phần cứng thấp hơn giúp đạt được nhiều nút phi tập trung hơn.

Thảo luận sâu về EVM song song và hệ sinh thái của nó

Cấu trúc EVM song song

Cấu hình EVM song song bao gồm nhiều dự án, một số là chuỗi khối Layer 1, một số có thể là giải pháp Layer 2. Còn lại là các giải pháp tương thích EVM dựa trên mạng khác hoặc khách hàng mã nguồn mở.

Hiện tại, các mạng EVM song song hiện có có thể được chia thành ba loại:

  1. Mạng Layer 1 tương thích EVM được nâng cấp bằng công nghệ thực thi song song: Những mạng này ban đầu không áp dụng thực thi song song, sau đó thông qua cải tiến công nghệ đã hỗ trợ EVM song song.

  2. Mạng Layer 1 tương thích EVM áp dụng công nghệ thực thi song song ngay từ đầu: Một số dự án mới nổi đã xem xét thực thi song song từ giai đoạn thiết kế.

  3. Mạng Layer 2 sử dụng công nghệ thực thi song song không phải EVM: Những mạng này bao gồm các chuỗi Layer 2 tương thích với EVM được hướng tới mở rộng. Những mạng này trừu tượng hóa EVM thành các mô-đun thực thi có thể thay thế, cho phép lựa chọn "tầng thực thi VM" tốt nhất theo nhu cầu, từ đó đạt được khả năng thực thi song song.

Thảo luận sâu về EVM song song và hệ sinh thái của nó

Giới thiệu dự án

Dự án A: EVM song song hàng đầu

Dự án này nhằm giải quyết vấn đề khả năng mở rộng của EVM truyền thống thông qua việc tối ưu hóa việc thực thi song song và kiến trúc ống dẫn, với mục tiêu đạt 10,000 TPS. Dự án đã hoàn thành việc huy động vốn lớn, đội ngũ sáng lập bao gồm các thành viên từ các tổ chức giao dịch nổi tiếng. Mạng thử nghiệm nội bộ đã được khởi động, dự kiến sẽ sớm mở cửa cho công chúng.

Dự án B: Ra mắt mạng EVM song song

Dự án này ban đầu là một mạng Layer 1 tập trung vào giao dịch, cung cấp cơ sở hạ tầng ứng dụng giao dịch tiên tiến. Gần đây đã công bố nâng cấp toàn diện, trở thành EVM song song hiệu suất cao, nâng cao đáng kể TPS. Mạng thử nghiệm EVM song song đã được ra mắt, hỗ trợ di chuyển ứng dụng EVM chỉ với một cú nhấp chuột. Mạng chính dự kiến sẽ được ra mắt trong nửa đầu năm nay.

Dự án C: Tăng cường lớp thực thi thông qua hai Máy ảo

Dự án này nhằm nâng cao khả năng mở rộng của mạng Layer 1 bằng cách mở rộng hỗ trợ EVM cho việc thực thi song song. Bằng cách xây dựng hệ thống hai máy ảo, mục tiêu là nâng cao hiệu suất blockchain EVM và hiệu quả thực thi mạng. Mạng thử nghiệm công cộng đã được ra mắt, và chương trình khuyến khích hệ sinh thái cũng đã được triển khai.

Dự án D: Áp dụng công nghệ EVM song song

Đây là một mạng Layer 1 tương thích EVM được xây dựng trên một SDK nhất định, được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng DeFi. Gần đây đã công bố kế hoạch phát triển, nhằm giới thiệu công nghệ thực thi song song EVM để nâng cao hiệu suất mạng.

Dự án E: Giải pháp tương thích EVM cho mạng cụ thể

Dự án này được xây dựng trên một mạng lưới hiệu suất cao, là EVM song song đầu tiên của mạng đó, giải pháp tương thích EVM đầu tiên. Nó hỗ trợ các nhà phát triển EVM Solidity và Vyper triển khai DApp chỉ với một cú nhấp chuột, tận hưởng thông lượng cao và phí gas thấp.

Dự án F: Đưa VM cụ thể vào Ethereum

Đây là một giải pháp tổng quát mô-đun Layer 2 Rollup được hỗ trợ bởi một Máy ảo. Nó thanh toán dữ liệu giao dịch trên Ethereum, sử dụng Ether làm gas, nhưng lớp thực thi của nó chạy trong môi trường VM cụ thể. Gần đây đã hoàn thành vòng gọi vốn lớn, mạng chính dự kiến sẽ sớm mở cửa cho các nhà phát triển.

Dự án G: Máy ảo mô-đun Lớp 2

Dự án này được xây dựng trên một công nghệ cụ thể, là một mạng lưới Layer 2 VM mô-đun. Nó nhằm mục đích đưa Máy ảo hiệu suất cao vào các mạng Layer 2 chính hiện có của Ethereum và Bitcoin. Hỗ trợ sử dụng Ethereum hoặc Bitcoin làm lớp thanh toán, lớp thực thi có thể sử dụng nhiều Máy ảo để thực hiện song song.

Khám phá sâu về EVM song song và hệ sinh thái của nó

Kết luận

Với sự phát triển của công nghệ blockchain, việc chú trọng đến lớp thực thi và thuật toán đồng thuận cũng quan trọng không kém để đạt được hiệu suất cao. Các đổi mới như EVM song song cung cấp giải pháp triển vọng để nâng cao thông lượng và hiệu quả, giúp blockchain có khả năng mở rộng hơn, có thể hỗ trợ một lượng lớn người dùng. Sự phát triển và triển khai của những công nghệ này sẽ định hình tương lai của hệ sinh thái blockchain, thúc đẩy sự tiến bộ và ứng dụng thêm trong lĩnh vực này.

Thảo luận sâu về EVM song song và hệ sinh thái của nó

ETH1%
Xem bản gốc
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.
  • Phần thưởng
  • 3
  • Đăng lại
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
alpha_leakervip
· 12giờ trước
gas đắt đến mức ăn đất, ai còn quan tâm bạn biên dịch hay không biên dịch.
Xem bản gốcTrả lời0
RetailTherapistvip
· 12giờ trước
gas phí quá đắt, ai chịu nổi đây~
Xem bản gốcTrả lời0
UncommonNPCvip
· 12giờ trước
gas phí này còn có thể làm được
Xem bản gốcTrả lời0
  • Ghim
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)