خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل حل للتوسع الأصلي؟
أولاً، نظرية الحوسبة المتوازية: اختراق مثلث المستحيل في البلوكشين
تظهر "مثلث المستحيل" في blockchain التوازنات الجوهرية في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أن مشاريع blockchain من الصعب أن تحقق "أقصى درجات الأمان، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع"، تشمل الحلول الرئيسية لتوسيع blockchain المتاحة في السوق وفقًا للنماذج ما يلي:
تنفيذ التوسيع المحسن: تحسين القدرة التنفيذية في المكان، مثل المعالجة المتوازية، GPU، والمعالجة متعددة النواة
نوع التوسع المعزول عن الحالة: تقسيم أفقي للحالة/شارد، مثل التجزئة، UTXO، عدة شبكات فرعية
التوسيع الخارجي القائم على العقود الذكية: وضع التنفيذ خارج السلسلة، مثل Rollup، Coprocessor، DA
توسيع نوع فك الارتباط الهيكلي: نمذجة الهيكل، التشغيل التعاوني، مثل سلسلة الوحدات، مرتبة مشتركة، Rollup Mesh
توسيع متزامن غير متزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التجزئة، وحدات DA، الهيكل المعياري، نظام الممثلين، ضغط إثبات zk، الهيكل غير الحالة، وغيرها، تغطي مستويات متعددة من التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهي نظام توسيع كامل "متعدد الطبقات وتعاون، وتجميع وحدات". تركز هذه المقالة بشكل خاص على طريقة التوسيع التي تعتمد على الحساب المتوازي.
تركز الحسابات المتوازية داخل السلسلة على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة طموحات أداء مختلفة، ونماذج تطوير وفلسفات معمارية مختلفة، حيث تصبح حبيبات التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وارتفاع تعقيد الجدولة، وزيادة تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
مستوى الحساب المتوازي: يمثل مشروع سولانا
مستوى الكائن المتوازي: يمثل مشروع Sui
مستوى المعاملات المتوازية: يمثل المشروع Monad، Aptos
استدعاء مستوى/ميكرو VM متوازي: يمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات: يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكائنات الذكية Actor كممثل، ينتمي إلى نوع آخر من نماذج الحوسبة المتوازية، كنظام رسائل عبر السلاسل/غير المتزامن، كل وكيل يعمل كـ "عملية كائن ذكية" تعمل بشكل مستقل، وتستخدم رسائل غير متزامنة، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو تقسيم السلسلة المعروفة لدينا آليات تزامن على مستوى النظام، فهي ليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من تعزيز درجة التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الحلول للتوسع ليست محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا لا زلنا سنستخدمها لمقارنة اختلافات المفاهيم المعمارية.
2- سلسلة تعزيز التوازي EVM: كسر حدود الأداء في التوافق
تطورت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثيريوم حتى الآن، حيث مرت بعدة محاولات للتوسع مثل تقسيم الشبكة، وRollup، والهندسة المعمارية المودولارية، ولكن لا يزال هناك اختناق في القدرة الاستيعابية لطبقة التنفيذ دون تحقيق اختراق جذري. ومع ذلك، تظل EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والإمكانات البيئية للعقود الذكية. لذلك، فإن سلسلة EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي يوازن بين توافق البيئة وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت توجهًا مهمًا في التطور الجديد للتوسع. يعد Monad وMegaETH من بين المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية المعالجة المتوازية لـ EVM التي تستهدف السيناريوهات ذات التوازي العالي والقدرة الاستيعابية العالية من خلال تنفيذ مؤجل وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي ل Monad
Monad هو سلسلة كتل Layer1 عالية الأداء تم إعادة تصميمها لآلة Ethereum الافتراضية، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسي، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن في طبقة التوافق، والتنفيذ المتفائل المتزامن في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي التوافق والتخزين، يقدم Monad بروتوكول BFT عالي الأداء ونظام قاعدة بيانات مخصص، مما يحقق تحسينًا شاملاً.
تسلسل الأنابيب: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
Pipelining هو الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بشكل متوازي، والفكرة الأساسية هي تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى عدة مراحل مستقلة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو أنوية مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يحقق زيادة في القدرة على معالجة البيانات وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات، الوصول إلى الإجماع، تنفيذ المعاملات وتقديم الكتل.
التنفيذ غير المتزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلسلة التقليدية، عادةً ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنتين، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشدة من إمكانية التوسع في الأداء. تحقق Monad "التنفيذ غير المتزامن" لتحقيق توافق غير متزامن في الطبقة والتشغيل غير المتزامن والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من وقت الكتلة وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية الإجماع مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقد.
يتم تشغيل العملية بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد اكتمال الإجماع، يتم الدخول مباشرة في عملية إجماع الكتلة التالية، دون الحاجة إلى الانتظار حتى تكتمل التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل:乐观并行执行
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذج تسلسل صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يعزز بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، بافتراض أن معظم المعاملات لا تتعارض مع بعضها البعض.
تشغيل "كاشف تعارضات" لمراقبة ما إذا كانت المعاملات تصل إلى نفس الحالة.
إذا تم اكتشاف تعارض، سيتم إعادة تنفيذ المعاملات المتعارضة بتسلسل لضمان صحة الحالة.
اختارت Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأخير كتابة الحالة واكتشاف التعارضات ديناميكيًا أثناء عملية التنفيذ، مما يجعلها أقرب إلى إيثريوم النسخة المحسنة من حيث الأداء، مما يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM بفضل نضجها، وهي معجل التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية ومتصلة بـ EVM، يمكن أن تعمل كشبكة عامة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذية على إيثريوم أو كجزء مُصنّع. الهدف الأساسي من التصميم هو فصل منطق الحسابات وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة زمن الانتظار. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG تبعية الحالة وآلية التزامن المودولاري، التي تبني نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "الخيوط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM: الحساب هو الخيط
يقدم MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُتعددة الخيوط"، ويوفر وحدة عزل الحد الأدنى لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض عبر رسائل غير متزامنة، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ المستقل والتخزين المستقل، مما يتيح التوازي الطبيعي.
اعتماد الحالة DAG: آلية الجدولة المدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول إلى حالة الحسابات، حيث يحافظ النظام على رسم بياني عالمي للتبعية في الوقت الحقيقي. كل عملية تداول تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها بالكامل على أنها علاقات تبعية. يمكن تنفيذ العمليات التجارية غير المتعارضة بشكل متوازي، بينما سيتم جدولة العمليات التجارية التي لديها علاقات تبعية بالتسلسل أو التأخير وفقًا لترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم بياني التبعية اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة أثناء عملية التنفيذ المتوازي.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. نداءات العقد غير متزامنة ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون حظر الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، حيث يحقق تغليف الميكرو VM على أساس الحسابات، من خلال جدولة المعاملات باستخدام رسم بياني يعتمد على الحالة، ويستبدل آلية الاتصال المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنه منصة حساب متوازٍ تم إعادة تصميمها بشكل شامل من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → عملية التنفيذ"، مما يوفر أفكاراً جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة عالية الأداء من الجيل التالي على السلسلة.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: تحويل الحسابات والعقود تمامًا إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لتحرير أقصى إمكانيات التوازي. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكن من الصعب أيضًا التحكم في التعقيد، مما يجعله أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت فكرة إيثريوم.
تختلف فلسفة التصميم لكلاً من Monad و MegaETH عن تقسيم السلاسل بشكل كبير: حيث يقوم تقسيم السلاسل بتقسيم سلسلة الكتل بشكل أفقي إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة، كل سلسلة فرعية مسؤولة عن جزء من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيع التنفيذ أفقيًا فقط، مع تحسين الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل، وهما التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على تحسين مسار الإنتاجية، مع هدف أساسي يتمثل في زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ متأخر وبنية ميكروية افتراضية لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تُعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكشين من الطبقة الأولى (L1) متعددة الأبعاد ومتوازية، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية بيئات متعددة من الآلات الافتراضية من خلال العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكة المعالجة الخاصة، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات الصفرية وبيئات التنفيذ الموثوقة.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية Rollup Mesh:
معالجة خطوط الأنابيب غير المتزامنة طوال دورة الحياة: يقوم Pharos بفصل مراحل المعاملات المختلفة، ويعتمد طريقة المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، مما يزيد من كفاءة المعالجة العامة.
تنفيذ مزدوج للآلة الافتراضية: يدعم Pharos بيئتين للآلة الافتراضية EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة وفقًا للاحتياجات. هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية لا تعزز فقط مرونة النظام، بل تزيد أيضًا من قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات المعالجة الخاصة: تعتبر SPNs مكونًا رئيسيًا في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المعيارية، مصممة خصيصًا لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز بشكل أكبر قابلية التوسع والأداء للنظام.
آلية الإجماع المعيارية وآلية إعادة الرهن: تقدم Pharos آلية إجماع مرنة تدعم نماذج إجماع متعددة، وتحقق من خلال بروتوكول إعادة الرهن مشاركة آمنة بين الشبكة الرئيسية و SPNs وتكامل الموارد.
علاوة على ذلك، قامت Pharos بإعادة بناء نموذج التنفيذ من قاعدة بيانات التخزين باستخدام تقنيات شجرة Merkle متعددة الإصدارات، والترميز التفاضلي، وعنوان الإصدار، وتقنية تغطيس ADS، وقدمت محرك التخزين عالي الأداء Pharos Store القائم على blockchain الأصلي، مما يحقق قدرة معالجة عالية الإنتاجية، وانخفاض التأخير، وقوة التحقق على السلسلة.
بشكل عام، يحقق هيكل Rollup Mesh الخاص بـ Pharos من خلال التصميم المعياري وآلية المعالجة غير المتزامنة قدرة عالية على الحوسبة المتوازية. تعتبر Pharos منسق جدولة عبر Rollup، وليست محسن تنفيذ "التوازي داخل السلسلة"، بل تتحمل المهام التنفيذية المخصصة غير المتجانسة من خلال SPNs.
بالإضافة إلى التنفيذ المتوازي لـ Monad و MegaETH و Pharos
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تسجيلات الإعجاب 12
أعجبني
12
5
مشاركة
تعليق
0/400
HodlVeteran
· 07-20 17:37
سمع الحمقى مرة أخرى بفرصة خداع الناس لتحقيق الربح
شاهد النسخة الأصليةرد0
RektButStillHere
· 07-19 14:20
يا إلهي، من يستطيع فهم هذا؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
BakedCatFanboy
· 07-19 14:18
سرعة الضوء في التوسع لن تحل مشكلة الجوهر، أليس كذلك؟
Web3 الحوسبة المتوازية: كيف تتجاوز سلاسل EVM المتوافقة مع الأداء
خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل حل للتوسع الأصلي؟
أولاً، نظرية الحوسبة المتوازية: اختراق مثلث المستحيل في البلوكشين
تظهر "مثلث المستحيل" في blockchain التوازنات الجوهرية في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أن مشاريع blockchain من الصعب أن تحقق "أقصى درجات الأمان، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع"، تشمل الحلول الرئيسية لتوسيع blockchain المتاحة في السوق وفقًا للنماذج ما يلي:
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التجزئة، وحدات DA، الهيكل المعياري، نظام الممثلين، ضغط إثبات zk، الهيكل غير الحالة، وغيرها، تغطي مستويات متعددة من التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهي نظام توسيع كامل "متعدد الطبقات وتعاون، وتجميع وحدات". تركز هذه المقالة بشكل خاص على طريقة التوسيع التي تعتمد على الحساب المتوازي.
تركز الحسابات المتوازية داخل السلسلة على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة طموحات أداء مختلفة، ونماذج تطوير وفلسفات معمارية مختلفة، حيث تصبح حبيبات التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وارتفاع تعقيد الجدولة، وزيادة تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكائنات الذكية Actor كممثل، ينتمي إلى نوع آخر من نماذج الحوسبة المتوازية، كنظام رسائل عبر السلاسل/غير المتزامن، كل وكيل يعمل كـ "عملية كائن ذكية" تعمل بشكل مستقل، وتستخدم رسائل غير متزامنة، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو تقسيم السلسلة المعروفة لدينا آليات تزامن على مستوى النظام، فهي ليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من تعزيز درجة التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الحلول للتوسع ليست محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا لا زلنا سنستخدمها لمقارنة اختلافات المفاهيم المعمارية.
2- سلسلة تعزيز التوازي EVM: كسر حدود الأداء في التوافق
تطورت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثيريوم حتى الآن، حيث مرت بعدة محاولات للتوسع مثل تقسيم الشبكة، وRollup، والهندسة المعمارية المودولارية، ولكن لا يزال هناك اختناق في القدرة الاستيعابية لطبقة التنفيذ دون تحقيق اختراق جذري. ومع ذلك، تظل EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والإمكانات البيئية للعقود الذكية. لذلك، فإن سلسلة EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي يوازن بين توافق البيئة وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت توجهًا مهمًا في التطور الجديد للتوسع. يعد Monad وMegaETH من بين المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية المعالجة المتوازية لـ EVM التي تستهدف السيناريوهات ذات التوازي العالي والقدرة الاستيعابية العالية من خلال تنفيذ مؤجل وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي ل Monad
Monad هو سلسلة كتل Layer1 عالية الأداء تم إعادة تصميمها لآلة Ethereum الافتراضية، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسي، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن في طبقة التوافق، والتنفيذ المتفائل المتزامن في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي التوافق والتخزين، يقدم Monad بروتوكول BFT عالي الأداء ونظام قاعدة بيانات مخصص، مما يحقق تحسينًا شاملاً.
تسلسل الأنابيب: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
Pipelining هو الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بشكل متوازي، والفكرة الأساسية هي تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى عدة مراحل مستقلة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو أنوية مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يحقق زيادة في القدرة على معالجة البيانات وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات، الوصول إلى الإجماع، تنفيذ المعاملات وتقديم الكتل.
التنفيذ غير المتزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلسلة التقليدية، عادةً ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنتين، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشدة من إمكانية التوسع في الأداء. تحقق Monad "التنفيذ غير المتزامن" لتحقيق توافق غير متزامن في الطبقة والتشغيل غير المتزامن والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من وقت الكتلة وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل:乐观并行执行
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذج تسلسل صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يعزز بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختارت Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأخير كتابة الحالة واكتشاف التعارضات ديناميكيًا أثناء عملية التنفيذ، مما يجعلها أقرب إلى إيثريوم النسخة المحسنة من حيث الأداء، مما يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM بفضل نضجها، وهي معجل التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية ومتصلة بـ EVM، يمكن أن تعمل كشبكة عامة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذية على إيثريوم أو كجزء مُصنّع. الهدف الأساسي من التصميم هو فصل منطق الحسابات وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة زمن الانتظار. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG تبعية الحالة وآلية التزامن المودولاري، التي تبني نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "الخيوط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM: الحساب هو الخيط
يقدم MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُتعددة الخيوط"، ويوفر وحدة عزل الحد الأدنى لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض عبر رسائل غير متزامنة، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ المستقل والتخزين المستقل، مما يتيح التوازي الطبيعي.
اعتماد الحالة DAG: آلية الجدولة المدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول إلى حالة الحسابات، حيث يحافظ النظام على رسم بياني عالمي للتبعية في الوقت الحقيقي. كل عملية تداول تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها بالكامل على أنها علاقات تبعية. يمكن تنفيذ العمليات التجارية غير المتعارضة بشكل متوازي، بينما سيتم جدولة العمليات التجارية التي لديها علاقات تبعية بالتسلسل أو التأخير وفقًا لترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم بياني التبعية اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة أثناء عملية التنفيذ المتوازي.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. نداءات العقد غير متزامنة ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون حظر الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، حيث يحقق تغليف الميكرو VM على أساس الحسابات، من خلال جدولة المعاملات باستخدام رسم بياني يعتمد على الحالة، ويستبدل آلية الاتصال المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنه منصة حساب متوازٍ تم إعادة تصميمها بشكل شامل من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → عملية التنفيذ"، مما يوفر أفكاراً جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة عالية الأداء من الجيل التالي على السلسلة.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: تحويل الحسابات والعقود تمامًا إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لتحرير أقصى إمكانيات التوازي. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكن من الصعب أيضًا التحكم في التعقيد، مما يجعله أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت فكرة إيثريوم.
تختلف فلسفة التصميم لكلاً من Monad و MegaETH عن تقسيم السلاسل بشكل كبير: حيث يقوم تقسيم السلاسل بتقسيم سلسلة الكتل بشكل أفقي إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة، كل سلسلة فرعية مسؤولة عن جزء من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيع التنفيذ أفقيًا فقط، مع تحسين الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل، وهما التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على تحسين مسار الإنتاجية، مع هدف أساسي يتمثل في زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ متأخر وبنية ميكروية افتراضية لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تُعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكشين من الطبقة الأولى (L1) متعددة الأبعاد ومتوازية، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية بيئات متعددة من الآلات الافتراضية من خلال العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكة المعالجة الخاصة، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات الصفرية وبيئات التنفيذ الموثوقة.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية Rollup Mesh:
معالجة خطوط الأنابيب غير المتزامنة طوال دورة الحياة: يقوم Pharos بفصل مراحل المعاملات المختلفة، ويعتمد طريقة المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، مما يزيد من كفاءة المعالجة العامة.
تنفيذ مزدوج للآلة الافتراضية: يدعم Pharos بيئتين للآلة الافتراضية EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة وفقًا للاحتياجات. هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية لا تعزز فقط مرونة النظام، بل تزيد أيضًا من قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات المعالجة الخاصة: تعتبر SPNs مكونًا رئيسيًا في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المعيارية، مصممة خصيصًا لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز بشكل أكبر قابلية التوسع والأداء للنظام.
آلية الإجماع المعيارية وآلية إعادة الرهن: تقدم Pharos آلية إجماع مرنة تدعم نماذج إجماع متعددة، وتحقق من خلال بروتوكول إعادة الرهن مشاركة آمنة بين الشبكة الرئيسية و SPNs وتكامل الموارد.
علاوة على ذلك، قامت Pharos بإعادة بناء نموذج التنفيذ من قاعدة بيانات التخزين باستخدام تقنيات شجرة Merkle متعددة الإصدارات، والترميز التفاضلي، وعنوان الإصدار، وتقنية تغطيس ADS، وقدمت محرك التخزين عالي الأداء Pharos Store القائم على blockchain الأصلي، مما يحقق قدرة معالجة عالية الإنتاجية، وانخفاض التأخير، وقوة التحقق على السلسلة.
بشكل عام، يحقق هيكل Rollup Mesh الخاص بـ Pharos من خلال التصميم المعياري وآلية المعالجة غير المتزامنة قدرة عالية على الحوسبة المتوازية. تعتبر Pharos منسق جدولة عبر Rollup، وليست محسن تنفيذ "التوازي داخل السلسلة"، بل تتحمل المهام التنفيذية المخصصة غير المتجانسة من خلال SPNs.
بالإضافة إلى التنفيذ المتوازي لـ Monad و MegaETH و Pharos