Аналіз технології паралельного EVM та її екосистеми

EVM проти Solidity

Розробка смарт-контрактів є основною навичкою блокчейн-інженера. Хоча розробники зазвичай використовують такі високорівневі мови, як Solidity, EVM не може безпосередньо інтерпретувати ці коди. Необхідно скомпілювати їх у низькорівневі операційні коди або байт-код, які можуть виконуватися віртуальною машиною. Існуючі інструменти можуть автоматично виконувати цей процес перетворення, полегшуючи розробникам розуміння деталей компіляції.

Хоча перетворення може принести деякі додаткові витрати, інженери, які добре знайомі з низькорівневим кодуванням, можуть безпосередньо використовувати опкод у Solidity для оптимізації програмної логіки, підвищення ефективності та зменшення споживання газу. Наприклад, деякі відомі протоколи широко використовують інлайн-асемблер для мінімізації витрат газу користувачів.

Різниця в продуктивності EVM

EVM як "виконавчий рівень" є місцем, де в кінцевому рахунку виконуються байтові коди скомпільованих смарт-контрактів. Байт-код, визначений EVM, став галузевим стандартом, що дозволяє розробникам ефективно розгортати контракти на кількох сумісних мережах.

Хоча дотримання стандарту байт-коду EVM робить віртуальну машину відомою як EVM, конкретні реалізації можуть суттєво відрізнятися. Наприклад, різні клієнти можуть використовувати різні мови програмування для реалізації стандарту EVM, що дозволяє різноманітні інженерні оптимізації та налаштовані реалізації.

Попит на технологію паралельного EVM

Традиційно, спільнота блокчейн в основному зосереджувалась на інноваціях консенсусних алгоритмів. Однак, високопродуктивний блокчейн потребує одночасної оптимізації консенсусного алгоритму та виконавчого рівня. Просте вдосконалення консенсусного алгоритму EVM-блокчейну може вимагати більш потужного апаратного забезпечення для підвищення продуктивності.

Більшість блокчейн-систем виконують транзакції послідовно, подібно до одноядерного процесора. Цей підхід, хоча й простий, важко масштабувати до рівня інтернет-користувачів. Перехід на багатоядерні процесори та паралельні віртуальні машини може одночасно обробляти кілька транзакцій, значно підвищуючи пропускну здатність.

Паралельне виконання створює інженерні виклики, такі як обробка конкурентних транзакцій на одній і тій же смарт-контракті. Необхідно розробити нові механізми для вирішення цих конфліктів. Паралельне виконання не пов'язаних смарт-контрактів може пропорційно збільшити пропускну спроможність відповідно до кількості паралельних потоків обробки.

Інновації паралельного EVM

Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, спрямованих на оптимізацію виконання блокчейн-систем. Ключові інновації деяких проектів включають:

• Паралельне виконання угод: використовується оптимістичний алгоритм паралельного виконання, що дозволяє одночасну обробку кількох угод.
• Затримка виконання: відкласти виконання угоди до незалежного каналу, максимально використовуючи час блоку.
• Кастомізована база даних станів: оптимізація зберігання та доступу до станів, підвищення ефективності виконання.
• Високопродуктивний механізм консенсусу: підтримує ефективну синхронізацію між великою кількістю розподілених вузлів.

Технологічні виклики паралельного EVM

Паралельне виконання впроваджує потенційні конфлікти стану, які потребують перевірки конфліктів до або після виконання. Наприклад, коли кілька паралельних транзакцій взаємодіють з одним і тим же смарт-контрактом, можуть виникати конфлікти. Це вимагає ретельного виявлення та вирішення конфліктів.

Окрім реалізації паралельного EVM, команди зазвичай також повинні переробити базу даних станів для підвищення продуктивності читання та запису, а також розробити сумісний алгоритм консенсусу.

Паралельна структура EVM

Паралельна EVM екосистема включає різні типи проектів:

1. Підтримка паралельного виконання EVM-сумісної мережі Layer 1 через технологічні оновлення
2. EVM-сумісна мережа Layer 1, яка з самого початку використовує технологію паралельного виконання.
3. Використання технології паралельного виконання не-EVM Layer 2 мережі

Основний огляд проекту

• Monad: спрямований на вирішення проблеми масштабованості шляхом оптимізації паралельного виконання EVM та конвеєрної архітектури, мета - досягнення 10,000 TPS.
• Sei: представила Sei V2, ставши високопродуктивним паралельним EVM, TPS підвищено до 12,500.
• Artela: поліпшення виконувального рівня через EVM++ подвійну віртуальну машину, підвищення продуктивності EVM блокчейнів.
• Canto: Введення програми розробки Cyclone Stack, що має на меті реалізацію паралельних технологій EVM.
• Neon: рішення сумісності EVM на Solana, яке дозволяє розробникам на Solidity та Vyper з легкістю розгортати на Solana.
• Eclipse: Введення віртуальної машини Solana (SVM) у Layer 2 рішення Ethereum.
• Lumio: модульна мережа VM Layer 2, що підтримує різноманітні високопродуктивні віртуальні машини.

Висновок

Паралельні EVM та інші інноваційні технології пропонують перспективні рішення для поліпшення продуктивності та масштабованості блокчейну. Розвиток і впровадження цих технологій сприятим подальшому прогресу екосистеми блокчейн, дозволяючи їй підтримувати ширший спектр застосувань і груп користувачів.