並行EVM技術及其生態系統探析

EVM與Solidity

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EVM無法直接解釋這些代碼。需要將其編譯成虛擬機可執行的低級操作碼或字節碼。現有工具可自動完成這一轉換過程，減輕了開發者理解編譯細節的負擔。

盡管轉換會帶來一些額外開銷，但熟悉低級編碼的工程師可以直接在Solidity中使用操作碼來優化程序邏輯，提高效率並降低gas消耗。例如，某些知名協議就廣泛使用內聯匯編來最小化用戶的gas開銷。

EVM性能差異

EVM作爲"執行層"，是編譯後的智能合約操作碼最終執行的地方。EVM定義的字節碼已成爲行業標準，使開發者能夠在多個兼容網路上高效部署合約。

雖然遵循EVM字節碼標準使虛擬機被稱爲EVM，但具體實現可能大不相同。例如，不同的客戶端可能使用不同的編程語言來實現EVM標準，允許各種工程優化和定制實現。

並行EVM技術的需求

傳統上，區塊鏈社區主要關注共識算法的創新。然而，高性能區塊鏈需要同時優化共識算法和執行層。單純改進共識算法的EVM區塊鏈可能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，類似於單核CPU。這種方法雖然簡單，但難以擴展到互聯網級用戶規模。轉向多核CPU並行虛擬機可以同時處理多筆交易，大幅提高吞吐量。

並行執行帶來了工程挑戰，如處理並發交易對同一智能合約的寫入。需要設計新機制來解決這些衝突。不相關智能合約的並行執行可以按並行處理線程數成比例提高吞吐量。

並行EVM的創新

並行EVM代表了一系列旨在優化區塊鏈系統執行層的創新。一些項目的關鍵創新包括：

• 並行交易執行：採用樂觀並行執行算法，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，最大限度利用區塊時間。
• 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：支持大規模分布式節點間的高效同步。

並行EVM的技術挑戰

並行執行引入了潛在的狀態衝突，需要進行執行前或執行後的衝突檢查。例如，當多個並行交易與同一智能合約交互時，可能發生衝突。這需要仔細的衝突檢測和解決機制。

除了實現並行EVM，各團隊通常還需重新設計狀態數據庫以增強讀寫性能，並開發兼容的共識算法。

並行EVM的格局

並行EVM生態系統包括多種類型的項目：

1. 通過技術升級支持並行執行的EVM兼容Layer 1網路
2. 從設計之初就採用並行執行技術的EVM兼容Layer 1網路
3. 採用非EVM並行執行技術的Layer網路

主要項目概覽

• Monad：旨在通過優化EVM並行執行和流水線架構解決可擴展性問題，目標達到10,000 TPS。
• Sei：推出Sei V2，成爲高性能並行EVM，TPS提高到12,500。
• Artela：通過EVM++雙虛擬機增強執行層，提升EVM區塊鏈性能。
• Canto：引入Cyclone Stack開發計劃，旨在實現並行EVM技術。
• Neon：Solana上的EVM兼容性解決方案，支持Solidity和Vyper開發者一鍵部署到Solana。
• Eclipse：將Solana虛擬機(SVM)引入以太坊的Layer解決方案。
• Lumio：模塊化VM Layer網路，支持多種高性能虛擬機。

結語

並行EVM等創新技術爲提高區塊鏈性能和可擴展性提供了有前景的解決方案。這些技術的發展和實施將推動區塊鏈生態系統的進一步進步，使其能夠支持更廣泛的應用和用戶羣體。