並行EVM技術：提升區塊鏈性能的新方向

EVM與智能合約開發

智能合約開發是區塊鏈工程師的基本技能。雖然開發者通常使用Solidity等高級語言編寫合約，但以太坊虛擬機(EVM)只能執行低級的操作碼或字節碼。因此需要將高級代碼編譯成EVM可理解的格式。一些工具可以自動完成這一轉換過程，簡化了開發流程。

盡管編譯會帶來一定開銷，但熟悉底層操作的工程師可以直接用操作碼編寫邏輯，以獲得最高效率並減少gas消耗。例如，某知名NFT交易平台的協議就大量使用內聯匯編來優化用戶的gas費用。

EVM標準與實現

EVM作爲"執行層"是智能合約最終運行的地方。EVM定義的字節碼已成爲行業標準,這種兼容性使開發者能夠在多個網路上高效部署合約。

雖然遵循相同的字節碼標準,但EVM的具體實現可以有很大差異。比如以太坊的某客戶端用Go語言實現了EVM,而以太坊基金會的另一個團隊則維護着C++版本。這種多樣性爲不同的優化和定制提供了空間。

並行EVM技術的需求

傳統區塊鏈主要關注共識算法創新,而執行層的改進常被忽視。但實際上,高性能區塊鏈需要在共識和執行兩方面同時創新。僅優化共識的EVM鏈往往需要更強大的硬件來提升性能。

大多數區塊鏈系統按順序執行交易,類似單核CPU。這種方法簡單但難以擴展。轉向並行處理可以同時處理多筆交易,顯著提高吞吐量。當然,並行執行也帶來了新的工程挑戰,如處理並發交易對同一合約的寫入衝突。

並行EVM的創新

並行EVM代表了一系列優化區塊鏈執行層的創新。以某項目爲例,其關鍵創新包括:

• 並行交易執行:採用樂觀並行算法,允許多個交易同時處理。
• 延遲執行:將交易執行推遲到獨立通道,最大化利用區塊時間。
• 自定義狀態數據庫:優化狀態存儲和訪問,提高執行效率。
• 高性能共識機制:改進共識算法,支持大規模分布式操作。

並行EVM的技術挑戰

並行執行引入了潛在的狀態衝突,需要進行衝突檢測和解決。此外,各團隊通常需要重新設計狀態數據庫以提升讀寫性能,並開發兼容的共識算法。

並行EVM面臨的兩個主要挑戰是:1)長期工程價值難以捕獲,面臨被其他項目吸收的風險;2)節點集中化問題,需要在去中心化和性能之間權衡。

並行EVM項目概覽

目前並行EVM項目主要分爲三類:

1. 通過升級支持並行執行的EVM兼容Layer 1網路
2. 原生支持並行執行的EVM兼容Layer 1網路
3. 採用非EVM並行技術的Layer網路

主要項目包括:

• 某項目:旨在通過並行執行和流水線架構優化EVM,目標達到10,000 TPS。
• 某交易鏈:升級爲高性能並行EVM,TPS提升至12,500。
• 某雙虛擬機項目:通過EVM++支持並行執行。
• 某Cosmos EVM鏈:計劃引入並行EVM技術。
• 某Solana EVM方案:在Solana上實現EVM兼容性,TPS超過2,000。
• 某SVM on Ethereum項目:將Solana VM引入以太坊Layer。
• 某模塊化VM Layer:支持多種高性能VM作爲執行層。

總結

並行EVM等執行層創新爲提升區塊鏈性能和可擴展性提供了新的方向。這些技術的發展將推動區塊鏈生態系統進一步發展,支持更廣泛的應用場景。