Разработка смарт-контрактов является базовым навыком блокчейн-инженеров. Разработчики обычно используют такие высокоуровневые языки, как Solidity, для реализации бизнес-логики. Однако EVM не может напрямую выполнять код Solidity, его необходимо компилировать в низкоуровневый язык (операционные коды/байт-код), который может интерпретировать виртуальная машина. Существующие инструменты могут автоматически выполнять этот процесс преобразования, облегчая разработчикам необходимость уделять внимание деталям компиляции.
Хотя процесс компиляции может привести к некоторым дополнительным затратам, инженеры,熟悉 низкоуровневым кодированием, могут напрямую использовать операционные коды в Solidity для написания логики программ, чтобы достичь максимальной эффективности и снизить потребление газа. Например, протокол известной платформы NFT широко использует встроенный ассемблер для минимизации затрат газа пользователей.
Различия в производительности EVM: стандарты и реализации
EVM, то есть "исполнительный уровень", является местом, где в конечном итоге исполняются и обрабатываются байт-коды скомпилированных смарт-контрактов. Байт-код, определенный EVM, стал отраслевым стандартом. Независимо от того, используется ли он для сетей второго уровня Ethereum или других независимых блокчейнов, совместимость со стандартом EVM позволяет разработчикам эффективно развертывать смарт-контракты на нескольких сетях.
Хотя соответствие стандарту байт-кода EVM является основой для виртуальной машины, называемой EVM, фактические способы реализации могут сильно различаться. Например, один из клиентов Ethereum реализует стандарт EVM на языке Go, в то время как другая команда фонда Ethereum поддерживает реализацию на C++. Это разнообразие предоставляет возможности для различных инженерных оптимизаций и индивидуальных реализаций.
Параллельная технология EVM
В истории сообщество блокчейна в основном сосредоточивалось на инновациях в алгоритмах консенсуса, и некоторые известные проекты стали известны больше благодаря своим механизмам консенсуса, чем своим уровнем исполнения. Хотя эти проекты также внесли инновации в уровень исполнения, их производительность часто ошибочно принимается за результат только алгоритмов консенсуса.
На самом деле, высокопроизводительные блокчейны требуют инновационных алгоритмов консенсуса и оптимизированного исполняемого слоя, аналогично теории бочки. Для EVM-блокчейнов, которые только улучшают алгоритм консенсуса, повышение производительности часто требует более мощной конфигурации узлов. Например, одна известная смарт-цепочка обрабатывает блоки при ограничении газов в 2000 TPS, требуя машинной конфигурации, в несколько раз превосходящей таковую у полных узлов Ethereum. Хотя другая известная сеть теоретически поддерживает до 1000 TPS, её фактическая производительность часто оказывается ниже ожидаемой.
Спрос на параллельную обработку
В большинстве блокчейн-систем транзакции выполняются последовательно, подобно однопроцессорному ЦПУ, следующая вычислительная операция начинается только после завершения текущей. Хотя этот подход прост и снижает сложность системы, он затрудняет поддержку большой пользовательской базы. Переход к многопроцессорной модели параллельной виртуальной машины позволяет одновременно обрабатывать несколько транзакций и значительно увеличивает пропускную способность.
Параллельное выполнение создает инженерные проблемы, такие как обработка конкурентных транзакций на запись в один и тот же смарт-контракт. Необходимо разработать новые механизмы для разрешения этих конфликтов. Параллельное выполнение не связанных смарт-контрактов может пропорционально увеличить пропускную способность в зависимости от числа параллельно обрабатываемых потоков.
Инновации параллельной EVM
Параллельная EVM представляет собой ряд инноваций, направленных на оптимизацию уровня выполнения блокчейн-систем. Например, в одном проекте ключевыми инновациями являются:
Параллельное выполнение транзакций: используется оптимистичный алгоритм параллельного выполнения, который позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно. Этот метод начинается с одного и того же начального состояния для транзакций, отслеживает входы и выходы, генерируя временные результаты для каждой транзакции. Решение о выполнении следующей транзакции принимается путем проверки, связаны ли входы следующей транзакции с выходами транзакции, находящейся в процессе обработки.
Отложенное выполнение: в механизме консенсуса узлы могут достигать официальной сортировки транзакций без необходимости выполнения транзакций главными или проверяющими узлами. Изначально главный узел сортирует транзакции и достигает консенсуса между узлами. Выполнение транзакций откладывается в независимый канал, максимизируя использование времени блока и повышая общую эффективность выполнения.
Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию за счет прямого хранения дерева Меркла на SSD. Этот метод минимизирует эффект увеличения чтения, повышает скорость доступа к состоянию, делая выполнение смарт-контрактов быстрее и эффективнее.
Высокопроизводительный механизм консенсуса: усовершенствованная версия механизма консенсуса HotStuff, поддерживающая синхронизацию между сотнями глобально распределенных узлов с линейной сложностью связи. Используя этапы голосования в конвейере, различные стадии голосования могут перекрываться, что снижает задержку и увеличивает эффективность консенсуса.
Вызов
Технические вызовы параллельной Виртуальной машины Ethereum
Основное узкое место в выполнении последовательных сделок связано с процессом чтения/записи состояния и ЦП. Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, требующие проверки конфликтов до или после выполнения. Например, когда четыре параллельных потока одновременно обрабатывают сделки, взаимодействующие с одним и тем же DeFi пулом, могут возникнуть конфликты. Эта ситуация требует тщательной проверки и механизма разрешения конфликтов, чтобы обеспечить эффективную параллельную обработку.
Помимо реализации технических различий параллельной Виртуальной машины Ethereum, командам обычно также необходимо заново разработать и улучшить производительность чтения/записи базы данных состояния, а также разработать совместимые алгоритмы консенсуса.
Вызовы и соображения
Два основных вызова, с которыми сталкивается параллельная EVM, — это долгосрочное захватывание инженерной ценности Ethereum и централизация узлов. Хотя текущая стадия разработки еще не полностью открыта для защиты интеллектуальной собственности, эти детали в конечном итоге будут раскрыты при запуске тестовой сети и основной сети, подвергаясь риску быть поглощенными другими блокчейнами. Быстрое развитие экосистемы будет ключевым для сохранения конкурентного преимущества.
Централизация узлов является вызовом для всех высокопроизводительных блокчейнов, и необходимо найти баланс между "тремя сложностями блокчейна" — разрешением на доступ, отсутствием доверия и требованиями к высокой производительности. Показатели, такие как "TPS для каждого аппаратного обеспечения", могут помочь сравнить эффективность блокчейна при определенных условиях аппаратного обеспечения, а более низкие требования к аппаратному обеспечению способствуют созданию большего числа децентрализованных узлов.
Параллельная архитектура EVM включает в себя несколько проектов, некоторые из которых являются блокчейнами первого уровня, а некоторые могут быть решениями второго уровня. Есть также некоторые EVM-совместимые решения или открытые клиенты, основанные на других сетях.
В настоящее время существующие параллельные EVM сети можно разделить на три категории:
EVM-совместимая сеть Layer 1, обновленная с помощью технологии параллельного выполнения: эти сети изначально не поддерживали параллельное выполнение, но позже через итерацию технологии начали поддерживать параллельный EVM.
EVM-совместимые сети Layer 1, использующие технологию параллельного выполнения с самого начала: некоторые новые проекты изначально учитывали параллельное выполнение.
Сети второго уровня с параллельным выполнением, не основанные на EVM: к ним относятся совместимые с EVM цепочки второго уровня, ориентированные на расширение. Эти сети абстрагируют EVM в виде модульных исполняемых компонентов, позволяя выбирать наилучший "уровень выполнения VM" в зависимости от потребностей, что обеспечивает параллельные возможности.
Введение в проект
Проект A: Передовая параллельная Виртуальная машина Ethereum
Проект направлен на решение проблемы масштабируемости традиционной Виртуальной машины Ethereum путем оптимизации параллельного выполнения и конвейерной архитектуры EVM с целью достижения 10,000 TPS. Проект завершил крупное финансирование, а команда основателей включает членов из известных торговых учреждений. Внутренняя тестовая сеть уже запущена и ожидается, что вскоре будет открыта для публики.
Проект B: запуск параллельной сети Виртуальной машины Ethereum
Этот проект изначально был сетью Layer 1, сосредоточенной на торговле, предлагающей современную инфраструктуру для торговых приложений. Недавно было объявлено о полном обновлении, чтобы стать высокопроизводительной параллельной Виртуальной машиной Ethereum, значительно повысив TPS. Тестовая сеть параллельной Виртуальной машины Ethereum уже запущена, поддерживающая однокнопочную миграцию приложений EVM. Ожидается, что основная сеть будет запущена в первой половине этого года.
Проект C: Усиление уровня исполнения с помощью двойной виртуальной машины
Данный проект направлен на повышение масштабируемости Layer 1 сети путем расширения поддержки EVM для параллельного выполнения. Стремясь улучшить производительность блокчейна EVM и эффективность сетевого выполнения, будет построена система из двух виртуальных машин. Публичная тестовая сеть уже запущена, и также была запущена программа стимулов для экосистемы.
Проект D: Внедрение параллельной технологии Виртуальной машины Ethereum
Это сеть Layer 1, совместимая с EVM, построенная на основе определенного SDK, специально разработанная для приложений DeFi. Недавно был объявлен план разработки, направленный на внедрение технологии параллельного выполнения EVM для повышения производительности сети.
Проект E: Решение по совместимости EVM для определенной сети
Данный проект является параллельной EVM, построенной на высокопроизводительной сети, и является первым решением по совместимости EVM для этой сети. Он поддерживает разработчиков EVM на Solidity и Vyper, позволяя им одним нажатием кнопки развертывать DApp и наслаждаться высокой пропускной способностью и низкими газовыми расходами.
Проект F: Внедрение определенной Виртуальной машины в Ethereum
Это модульное универсальное решение второго уровня Rollup, поддерживаемое определённой Виртуальной машиной. Оно осуществляет расчёт данных транзакций на Ethereum, используя ETH в качестве газа, но его уровень выполнения работает в определённой среде ВМ. Недавно было завершено крупное финансирование, и основной сеть ожидается, что скоро будет открыта для разработчиков.
Проект G: Модульная Виртуальная машина второго уровня
Проект построен на определенном технологическом стеке и представляет собой модульную сеть VM Layer 2. Его цель — внедрить высокопроизводительную виртуальную машину в существующие основные сети Layer 2 Ethereum и Bitcoin. Поддерживает использование Ethereum или Bitcoin в качестве расчетного уровня, а уровень выполнения может использовать несколько виртуальных машин для параллельного выполнения.
Вывод
С развитием технологий блокчейн внимание к уровню выполнения и алгоритмам консенсуса также важно для достижения высокой производительности. Инновации, такие как параллельная Виртуальная машина Ethereum, предоставляют многообещающие решения для повышения пропускной способности и эффективности, делая блокчейн более масштабируемым и способным поддерживать широкую аудиторию пользователей. Развитие и внедрение этих технологий будут формировать будущее экосистемы блокчейн, способствуя дальнейшему прогрессу и применению в данной области.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
8 Лайков
Награда
8
3
Репост
Поделиться
комментарий
0/400
alpha_leaker
· 10ч назад
Газ贵到吃土 Кто еще заботится о том, компилируешь ты или нет
Параллельная технология EVM: инновации и вызовы в слое выполнения Блокчейн
Виртуальная машина Ethereum EVM
Виртуальная машина Ethereum и Solidity
Разработка смарт-контрактов является базовым навыком блокчейн-инженеров. Разработчики обычно используют такие высокоуровневые языки, как Solidity, для реализации бизнес-логики. Однако EVM не может напрямую выполнять код Solidity, его необходимо компилировать в низкоуровневый язык (операционные коды/байт-код), который может интерпретировать виртуальная машина. Существующие инструменты могут автоматически выполнять этот процесс преобразования, облегчая разработчикам необходимость уделять внимание деталям компиляции.
Хотя процесс компиляции может привести к некоторым дополнительным затратам, инженеры,熟悉 низкоуровневым кодированием, могут напрямую использовать операционные коды в Solidity для написания логики программ, чтобы достичь максимальной эффективности и снизить потребление газа. Например, протокол известной платформы NFT широко использует встроенный ассемблер для минимизации затрат газа пользователей.
Различия в производительности EVM: стандарты и реализации
EVM, то есть "исполнительный уровень", является местом, где в конечном итоге исполняются и обрабатываются байт-коды скомпилированных смарт-контрактов. Байт-код, определенный EVM, стал отраслевым стандартом. Независимо от того, используется ли он для сетей второго уровня Ethereum или других независимых блокчейнов, совместимость со стандартом EVM позволяет разработчикам эффективно развертывать смарт-контракты на нескольких сетях.
Хотя соответствие стандарту байт-кода EVM является основой для виртуальной машины, называемой EVM, фактические способы реализации могут сильно различаться. Например, один из клиентов Ethereum реализует стандарт EVM на языке Go, в то время как другая команда фонда Ethereum поддерживает реализацию на C++. Это разнообразие предоставляет возможности для различных инженерных оптимизаций и индивидуальных реализаций.
Параллельная технология EVM
В истории сообщество блокчейна в основном сосредоточивалось на инновациях в алгоритмах консенсуса, и некоторые известные проекты стали известны больше благодаря своим механизмам консенсуса, чем своим уровнем исполнения. Хотя эти проекты также внесли инновации в уровень исполнения, их производительность часто ошибочно принимается за результат только алгоритмов консенсуса.
На самом деле, высокопроизводительные блокчейны требуют инновационных алгоритмов консенсуса и оптимизированного исполняемого слоя, аналогично теории бочки. Для EVM-блокчейнов, которые только улучшают алгоритм консенсуса, повышение производительности часто требует более мощной конфигурации узлов. Например, одна известная смарт-цепочка обрабатывает блоки при ограничении газов в 2000 TPS, требуя машинной конфигурации, в несколько раз превосходящей таковую у полных узлов Ethereum. Хотя другая известная сеть теоретически поддерживает до 1000 TPS, её фактическая производительность часто оказывается ниже ожидаемой.
Спрос на параллельную обработку
В большинстве блокчейн-систем транзакции выполняются последовательно, подобно однопроцессорному ЦПУ, следующая вычислительная операция начинается только после завершения текущей. Хотя этот подход прост и снижает сложность системы, он затрудняет поддержку большой пользовательской базы. Переход к многопроцессорной модели параллельной виртуальной машины позволяет одновременно обрабатывать несколько транзакций и значительно увеличивает пропускную способность.
Параллельное выполнение создает инженерные проблемы, такие как обработка конкурентных транзакций на запись в один и тот же смарт-контракт. Необходимо разработать новые механизмы для разрешения этих конфликтов. Параллельное выполнение не связанных смарт-контрактов может пропорционально увеличить пропускную способность в зависимости от числа параллельно обрабатываемых потоков.
Инновации параллельной EVM
Параллельная EVM представляет собой ряд инноваций, направленных на оптимизацию уровня выполнения блокчейн-систем. Например, в одном проекте ключевыми инновациями являются:
Параллельное выполнение транзакций: используется оптимистичный алгоритм параллельного выполнения, который позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно. Этот метод начинается с одного и того же начального состояния для транзакций, отслеживает входы и выходы, генерируя временные результаты для каждой транзакции. Решение о выполнении следующей транзакции принимается путем проверки, связаны ли входы следующей транзакции с выходами транзакции, находящейся в процессе обработки.
Отложенное выполнение: в механизме консенсуса узлы могут достигать официальной сортировки транзакций без необходимости выполнения транзакций главными или проверяющими узлами. Изначально главный узел сортирует транзакции и достигает консенсуса между узлами. Выполнение транзакций откладывается в независимый канал, максимизируя использование времени блока и повышая общую эффективность выполнения.
Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию за счет прямого хранения дерева Меркла на SSD. Этот метод минимизирует эффект увеличения чтения, повышает скорость доступа к состоянию, делая выполнение смарт-контрактов быстрее и эффективнее.
Высокопроизводительный механизм консенсуса: усовершенствованная версия механизма консенсуса HotStuff, поддерживающая синхронизацию между сотнями глобально распределенных узлов с линейной сложностью связи. Используя этапы голосования в конвейере, различные стадии голосования могут перекрываться, что снижает задержку и увеличивает эффективность консенсуса.
Вызов
Технические вызовы параллельной Виртуальной машины Ethereum
Основное узкое место в выполнении последовательных сделок связано с процессом чтения/записи состояния и ЦП. Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, требующие проверки конфликтов до или после выполнения. Например, когда четыре параллельных потока одновременно обрабатывают сделки, взаимодействующие с одним и тем же DeFi пулом, могут возникнуть конфликты. Эта ситуация требует тщательной проверки и механизма разрешения конфликтов, чтобы обеспечить эффективную параллельную обработку.
Помимо реализации технических различий параллельной Виртуальной машины Ethereum, командам обычно также необходимо заново разработать и улучшить производительность чтения/записи базы данных состояния, а также разработать совместимые алгоритмы консенсуса.
Вызовы и соображения
Два основных вызова, с которыми сталкивается параллельная EVM, — это долгосрочное захватывание инженерной ценности Ethereum и централизация узлов. Хотя текущая стадия разработки еще не полностью открыта для защиты интеллектуальной собственности, эти детали в конечном итоге будут раскрыты при запуске тестовой сети и основной сети, подвергаясь риску быть поглощенными другими блокчейнами. Быстрое развитие экосистемы будет ключевым для сохранения конкурентного преимущества.
Централизация узлов является вызовом для всех высокопроизводительных блокчейнов, и необходимо найти баланс между "тремя сложностями блокчейна" — разрешением на доступ, отсутствием доверия и требованиями к высокой производительности. Показатели, такие как "TPS для каждого аппаратного обеспечения", могут помочь сравнить эффективность блокчейна при определенных условиях аппаратного обеспечения, а более низкие требования к аппаратному обеспечению способствуют созданию большего числа децентрализованных узлов.
! Глубокое погружение в параллельную EVM и ее экосистему
Параллельная структура EVM
Параллельная архитектура EVM включает в себя несколько проектов, некоторые из которых являются блокчейнами первого уровня, а некоторые могут быть решениями второго уровня. Есть также некоторые EVM-совместимые решения или открытые клиенты, основанные на других сетях.
В настоящее время существующие параллельные EVM сети можно разделить на три категории:
EVM-совместимая сеть Layer 1, обновленная с помощью технологии параллельного выполнения: эти сети изначально не поддерживали параллельное выполнение, но позже через итерацию технологии начали поддерживать параллельный EVM.
EVM-совместимые сети Layer 1, использующие технологию параллельного выполнения с самого начала: некоторые новые проекты изначально учитывали параллельное выполнение.
Сети второго уровня с параллельным выполнением, не основанные на EVM: к ним относятся совместимые с EVM цепочки второго уровня, ориентированные на расширение. Эти сети абстрагируют EVM в виде модульных исполняемых компонентов, позволяя выбирать наилучший "уровень выполнения VM" в зависимости от потребностей, что обеспечивает параллельные возможности.
Введение в проект
Проект A: Передовая параллельная Виртуальная машина Ethereum
Проект направлен на решение проблемы масштабируемости традиционной Виртуальной машины Ethereum путем оптимизации параллельного выполнения и конвейерной архитектуры EVM с целью достижения 10,000 TPS. Проект завершил крупное финансирование, а команда основателей включает членов из известных торговых учреждений. Внутренняя тестовая сеть уже запущена и ожидается, что вскоре будет открыта для публики.
Проект B: запуск параллельной сети Виртуальной машины Ethereum
Этот проект изначально был сетью Layer 1, сосредоточенной на торговле, предлагающей современную инфраструктуру для торговых приложений. Недавно было объявлено о полном обновлении, чтобы стать высокопроизводительной параллельной Виртуальной машиной Ethereum, значительно повысив TPS. Тестовая сеть параллельной Виртуальной машины Ethereum уже запущена, поддерживающая однокнопочную миграцию приложений EVM. Ожидается, что основная сеть будет запущена в первой половине этого года.
Проект C: Усиление уровня исполнения с помощью двойной виртуальной машины
Данный проект направлен на повышение масштабируемости Layer 1 сети путем расширения поддержки EVM для параллельного выполнения. Стремясь улучшить производительность блокчейна EVM и эффективность сетевого выполнения, будет построена система из двух виртуальных машин. Публичная тестовая сеть уже запущена, и также была запущена программа стимулов для экосистемы.
Проект D: Внедрение параллельной технологии Виртуальной машины Ethereum
Это сеть Layer 1, совместимая с EVM, построенная на основе определенного SDK, специально разработанная для приложений DeFi. Недавно был объявлен план разработки, направленный на внедрение технологии параллельного выполнения EVM для повышения производительности сети.
Проект E: Решение по совместимости EVM для определенной сети
Данный проект является параллельной EVM, построенной на высокопроизводительной сети, и является первым решением по совместимости EVM для этой сети. Он поддерживает разработчиков EVM на Solidity и Vyper, позволяя им одним нажатием кнопки развертывать DApp и наслаждаться высокой пропускной способностью и низкими газовыми расходами.
Проект F: Внедрение определенной Виртуальной машины в Ethereum
Это модульное универсальное решение второго уровня Rollup, поддерживаемое определённой Виртуальной машиной. Оно осуществляет расчёт данных транзакций на Ethereum, используя ETH в качестве газа, но его уровень выполнения работает в определённой среде ВМ. Недавно было завершено крупное финансирование, и основной сеть ожидается, что скоро будет открыта для разработчиков.
Проект G: Модульная Виртуальная машина второго уровня
Проект построен на определенном технологическом стеке и представляет собой модульную сеть VM Layer 2. Его цель — внедрить высокопроизводительную виртуальную машину в существующие основные сети Layer 2 Ethereum и Bitcoin. Поддерживает использование Ethereum или Bitcoin в качестве расчетного уровня, а уровень выполнения может использовать несколько виртуальных машин для параллельного выполнения.
Вывод
С развитием технологий блокчейн внимание к уровню выполнения и алгоритмам консенсуса также важно для достижения высокой производительности. Инновации, такие как параллельная Виртуальная машина Ethereum, предоставляют многообещающие решения для повышения пропускной способности и эффективности, делая блокчейн более масштабируемым и способным поддерживать широкую аудиторию пользователей. Развитие и внедрение этих технологий будут формировать будущее экосистемы блокчейн, способствуя дальнейшему прогрессу и применению в данной области.