Анализ технологии параллельного EVM и ее экосистемы

EVM против Solidity

Разработка смарт-контрактов является базовым навыком для блокчейн-инженеров. Хотя разработчики обычно пишут контракты на высокоуровневых языках, таких как Solidity, EVM не может напрямую интерпретировать этот код. Необходимо скомпилировать его в низкоуровневые операции или байт-код, которые могут быть выполнены виртуальной машиной. Существующие инструменты могут автоматически выполнить этот процесс преобразования, облегчая разработчикам понимание деталей компиляции.

Хотя преобразование может привести к некоторым дополнительным расходам, инженеры, знакомые с низкоуровневым кодированием, могут напрямую использовать операции в Solidity для оптимизации логики программы, повышения эффективности и снижения потребления газа. Например, некоторые известные протоколы широко используют встроенный ассемблер для минимизации затрат газа для пользователей.

Различия в производительности EVM

EVM как "исполнительный уровень" является местом, где в конечном итоге выполняются байт-коды скомпилированных смарт-контрактов. Байт-код, определяемый EVM, стал отраслевым стандартом, позволяя разработчикам эффективно развертывать контракты на нескольких совместимых сетях.

Хотя соблюдение стандарта байт-кода EVM делает виртуальную машину известной как EVM, конкретные реализации могут значительно отличаться. Например, разные клиенты могут использовать различные языки программирования для реализации стандарта EVM, что позволяет различные инженерные оптимизации и кастомизированные реализации.

Требование к технологии параллельного EVM

Традиционно сообщество блокчейна в основном сосредоточено на инновациях в алгоритмах консенсуса. Однако высокопроизводительные блокчейны требуют одновременной оптимизации алгоритмов консенсуса и уровня исполнения. Простого улучшения алгоритмов консенсуса для EVM-блокчейна может быть недостаточно, и для повышения производительности может потребоваться более мощное оборудование.

Большинство блокчейн-систем выполняют транзакции последовательно, подобно одноядерному ЦП. Хотя этот подход прост, ему трудно масштабироваться до уровня пользователей в интернете. Переход на многопроцессорные параллельные виртуальные машины может одновременно обрабатывать несколько транзакций, значительно увеличивая пропускную способность.

Параллельное выполнение создает инженерные проблемы, такие как обработка конкурентных транзакций на одно и то же смарт-контракт. Необходимо разработать новые механизмы для решения этих конфликтов. Параллельное выполнение не связанных смарт-контрактов может пропорционально увеличить пропускную способность в зависимости от числа параллельно обрабатываемых потоков.

Инновации параллельного EVM

Параллельный EVM представляет собой ряд инноваций, направленных на оптимизацию уровня выполнения блокчейн-систем. Ключевые инновации некоторых проектов включают в себя:

• Параллельное выполнение сделок: использование алгоритма оптимистичного параллельного выполнения, позволяющего одновременно обрабатывать несколько сделок.
• Отложенное выполнение: отложите выполнение сделок на отдельный канал, чтобы максимально использовать время блока.
• Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию, повышение эффективности выполнения.
• Высокопроизводительный механизм консенсуса: поддержка эффективной синхронизации между распределенными узлами в больших масштабах.

Технические вызовы параллельного EVM

Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, требующие проверки конфликтов до или после выполнения. Например, когда несколько параллельных транзакций взаимодействуют с одним и тем же смарт-контрактом, могут возникнуть конфликты. Это требует тщательной проверки конфликтов и механизмов их разрешения.

Помимо реализации параллельного EVM, командам обычно также необходимо заново разработать состояние базы данных для повышения производительности чтения и записи, а также разработать совместимые алгоритмы консенсуса.

Параллельная структура EVM

Параллельная экосистема EVM включает в себя различные типы проектов:

1. Сетевой уровень 1, совместимый с EVM, поддерживающий параллельное выполнение через технологическое обновление.
2. EVM-совместимая сеть Layer 1, использующая технологию параллельного выполнения с самого начала проектирования
3. Сеть второго уровня, использующая технологию параллельного выполнения, не основанную на EVM

Обзор основных проектов

• Monad: предназначен для решения проблем масштабируемости за счет оптимизации параллельного выполнения EVM и архитектуры конвейеров, цель - достичь 10,000 TPS.
• Sei: выпущена Sei V2, ставшая высокопроизводительным параллельным EVM, TPS увеличен до 12 500.
• Artela: Увеличение производительности EVM-блокчейна с помощью улучшенного уровня выполнения на основе двойной виртуальной машины EVM++.
• Canto: Введение в план разработки Cyclone Stack, направленный на реализацию параллельной технологии EVM.
• Neon: решение совместимости EVM на Solana, поддерживающее разработчиков Solidity и Vyper для одноразового развертывания на Solana.
• Eclipse: Внедрение виртуальной машины Solana (SVM) в решение Layer 2 для Ethereum.
• Lumio: модульная VM Layer 2 сеть, поддерживающая различные высокопроизводительные виртуальные машины.

Заключение

Параллельные EVM и другие инновационные технологии предоставляют многообещающие решения для повышения производительности и масштабируемости блокчейна. Развитие и внедрение этих технологий будут способствовать дальнейшему прогрессу экосистемы блокчейна, позволяя ей поддерживать более широкий спектр приложений и пользователей.