Параллельные технологии EVM: новое направление для повышения производительности Блокчейн

EVM и разработка смарт-контрактов

Разработка смарт-контрактов является основной компетенцией инженеров блокчейна. Хотя разработчики обычно пишут контракты на высокоуровневых языках, таких как Solidity, виртуальная машина Эфириума (EVM) может выполнять только низкоуровневые операции или байт-код. Поэтому необходимо компилировать высокоуровневый код в формат, понятный EVM. Некоторые инструменты могут автоматически выполнять этот процесс преобразования, упрощая процесс разработки.

Несмотря на то, что компиляция может привести к определенным накладным расходам, инженеры, знакомые с низкоуровневыми операциями, могут напрямую использовать операции кода для написания логики, чтобы достичь максимальной эффективности и снизить потребление газа. Например, в протоколе известной платформы для торговли NFT активно используется встроенный ассемблер для оптимизации расходов газа пользователей.

EVM стандарты и реализация

EVM как "исполнительный уровень" является местом, где в конечном итоге выполняются смарт-контракты. Байт-код, определяемый EVM, стал отраслевым стандартом, и эта совместимость позволяет разработчикам эффективно развертывать контракты на нескольких сетях.

Хотя они следуют одному и тому же стандарту байт-кода, конкретные реализации EVM могут сильно различаться. Например, один из клиентов Ethereum реализует EVM на языке Go, в то время как другая команда фонда Ethereum поддерживает версию на C++. Это разнообразие предоставляет пространство для различных оптимизаций и кастомизаций.

Спрос на технологию параллельного EVM

Традиционный Блокчейн в основном сосредоточен на инновациях в алгоритмах консенсуса, в то время как улучшения на уровне исполнения часто игнорируются. Но на самом деле высокопроизводительный Блокчейн требует одновременных инноваций как в консенсусе, так и в исполнении. Оптимизированные только для консенсуса EVM-цепочки, как правило, нуждаются в более мощном оборудовании для повышения производительности.

Большинство систем Блокчейн выполняют транзакции по порядку, подобно однопоточному процессору. Этот метод прост, но трудно масштабируется. Переход к параллельной обработке позволяет одновременно обрабатывать несколько транзакций, значительно увеличивая пропускную способность. Конечно, параллельное выполнение также принесло новые инженерные проблемы, такие как обработка конфликтов записи между конкурентными транзакциями к одному и тому же контракту.

Инновации параллельного EVM

Параллельный EVM представляет собой ряд инноваций, оптимизирующих уровень выполнения Блокчейн. В качестве примера конкретного проекта, его ключевые инновации включают:

• Параллельное выполнение транзакций: используется оптимистичный параллельный алгоритм, позволяющий обрабатывать несколько транзакций одновременно.
• Задержка выполнения: отложите выполнение сделки до независимого канала, максимизируя использование времени блока.
• Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию, повышение эффективности выполнения.
• Высокопроизводительный механизм консенсуса: улучшенный алгоритм консенсуса, поддерживающий крупномасштабные распределенные операции.

Технические проблемы параллельного EVM

Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, которые необходимо обнаруживать и разрешать. Кроме того, командам обычно требуется переработать базу данных состояния для повышения производительности чтения и записи, а также разработать совместимые алгоритмы консенсуса.

Два основных вызова, с которыми сталкивается параллельный EVM: 1) трудность в захвате долгосрочной инженерной ценности, риск быть поглощенным другими проектами; 2) проблема централизации узлов, необходимо найти баланс между децентрализацией и производительностью.

Обзор параллельных EVM проектов

В настоящее время параллельные EVM проекты в основном делятся на три категории:

1. Обновление для поддержки параллельного выполнения EVM-совместимой сети Layer 1
2. Нативная поддержка параллельного выполнения в EVM-совместимой сети Layer 1
3. Использование Layer 2 сети с параллельной технологией, не основанной на EVM

Основные проекты включают:

• Некоторый проект: направлен на оптимизацию EVM с помощью параллельного выполнения и конвейерной архитектуры, цель - достичь 10,000 TPS.
• Некоторая торговая цепь: обновлена до высокопроизводительного параллельного EVM, TPS увеличено до 12 500.
• Некоторый проект двойной виртуальной машины: поддержка параллельного выполнения через EVM++.
• Некоторая Cosmos EVM цепь: планирует ввести параллельную EVM технологию.
• Некоторый EVM-решение на Solana: реализация совместимости с EVM на Solana, TPS более 2 000.
• Некоторый SVM на Ethereum проект: внедрение Solana VM в Layer 2 Ethereum.
• Модульный VM Уровень 2: поддерживает различные высокопроизводительные VM в качестве исполнительного слоя.

Итог

Параллельные инновации в слоях исполнения EVM предоставляют новое направление для повышения производительности и масштабируемости Блокчейн. Развитие этих технологий будет способствовать дальнейшему развитию экосистемы Блокчейн и поддерживать более широкий спектр приложений.