صورة شاملة لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: أفضل حل للتوسع الأصلي؟
"مثلث الاستحالة" في البلوكشين (Blockchain Trilemma) "الأمان"، "اللامركزية"، و"قابلية التوسع" يكشف عن المقايضات الجوهرية في تصميم أنظمة البلوكشين، حيث يصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أقصى أمان، مشاركة للجميع، معالجة سريعة" في الوقت نفسه. فيما يتعلق بموضوع "قابلية التوسع" هذا، يتم تصنيف الحلول الرئيسية لتوسيع البلوكشين المتاحة في السوق حاليًا حسب الأنماط، بما في ذلك:
تنفيذ توسيع معزز: تعزيز القدرة التنفيذية في الموقع، مثل المعالجة المتوازية، GPU، والمعالجة متعددة النوى
توسيع الفصل الحالة: تقسيم الحالة أفقياً/Shard، مثل الشظايا، UTXO، عدة شبكات فرعية
توسيع نوع الاستعانة بمصادر خارجية خارج السلسلة: تنفيذ الأمور خارج السلسلة، مثل Rollup وCoprocessor وDA
توسيع مفكك الهيكل: بنية وحدات، تشغيل متزامن، مثل سلسلة الوحدات، مرتبة مشتركة، Rollup Mesh
التوسع المتزامن غير المتزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقطيع، وحدات DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكلية بدون حالة، وما إلى ذلك، تغطي عدة مستويات من التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهي نظام توسيع متكامل "تعاون متعدد الطبقات، وتجميع وحدات". بينما تركز هذه المقالة على طريقة توسيع تركز على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. حسب آلية التوازي، يمكن تصنيف طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة أهداف أداء مختلفة، ونماذج تطوير وفلسفات هيكلية، حيث تصبح درجة التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وكذلك زيادة تعقيد الجدولة، وتعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
المستوى الحسابي المتوازي (Account-level): يمثل مشروع Solana
التوازي على مستوى الكائن (Object-level): يمثل مشروع Sui
مستوى المعاملات (Transaction-level): يمثل المشروع Monad، Aptos
استدعاء المستوى / MicroVM بالتوازي (Call-level / MicroVM): يمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات (Instruction-level): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكيانات الذكية (نموذج الوكيل / نموذج الكيان) كممثل له، وهو ينتمي إلى نمط حسابي متوازي آخر، كنظام رسائل عبر السلاسل / غير متزامن (نموذج غير مزامنة الكتل)، كل وكيل يعمل كـ "عملية كيان ذكية" تعمل بشكل مستقل، رسائل غير متزامنة بطريقة متوازية، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، المشاريع الممثلة تشمل AO و ICP و Cartesi وغيرها.
تعتبر حلول التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تقسيم الشظايا من آليات التزامن على مستوى النظام، وليست من حسابات التوازي 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 سنستخدمها مع ذلك لمقارنة أوجه الاختلاف في مفاهيم الهيكل.
2. سلسلة تعزيز التوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
تطور هيكل معالجة إيثريوم المتسلسل حتى الآن، حيث شهد عدة محاولات للتوسع بما في ذلك تقسيم الشبكة، وRollup، والهندسة المعمارية المودولية، لكن لا يزال هناك اختناق في قدرة التنفيذ. ومع ذلك، تظل EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والإمكانات البيئية لعقود الذكاء. لذا، أصبحت سلسلة EVM المعززة بالتوازي هي المسار الحاسم الذي يوازن بين التوافق البيئي وتحسين أداء التنفيذ، وهي تتجه لتكون الاتجاه المهم لتطور التوسع الجديد. تعتبر Monad وMegaETH من أبرز المشاريع في هذا الاتجاه، حيث تقوم على بناء هيكل معالجة EVM بالتوازي من خلال تنفيذ التأخير وتفكيك الحالة، مستهدفين مشاهد ذات تزامن عالي وقدرة معالجة عالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة بلوك عالية الأداء من Layer1 مصممة من جديد لآلة Ethereum الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتسلسلة (Pipelining) كفكرة أساسية للمعالجة المتوازية، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة التوافق، وتنفيذ متوازي متفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة التوافق والتخزين، قدمت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB) لتحقيق تحسين شامل من النهاية إلى النهاية.
تدفق الأنابيب: آلية التنفيذ المتوازي متعددة المراحل
تعتبر Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى عدة مراحل مستقلة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل أنبوبي ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، في النهاية يحقق ذلك زيادة في قدرة المعالجة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) التوصل إلى إجماع (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: التوافق - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلاسل التقليدية، فإن توافق المعاملات والتنفيذ عادة ما يكونان عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشدة من التوسع في الأداء. حققت Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" توافق الطبقة غير المتزامنة، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل كبير من وقت الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية الإجماع (طبقة الإجماع) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقود.
عملية التنفيذ (طبقة التنفيذ) يتم تفعيلها بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد الانتهاء من الإجماع، يدخل مباشرة في عملية إجماع الكتلة التالية دون الحاجة إلى انتظار الانتهاء من التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تعتمد الإيثيريوم التقليدية على نموذج تنفيذ صارم تسلسلي لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، على افتراض أن معظم المعاملات لا تحتوي على تعارضات حالة.
تشغيل "كاشف النزاعات (Conflict Detector)" في نفس الوقت لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة (مثل النزاعات في القراءة/الكتابة).
إذا تم الكشف عن تعارض، فسيتم تنفيذ المعاملات المتعارضة بشكل متسلسل لضمان صحة الحالة.
اختار Monad مسار متوافق: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف النزاعات ديناميكيًا خلال عملية التنفيذ، مما يجعله أشبه بالإيثريوم ذو الأداء العالي، مع نضج جيد يسهل تنفيذ انتقالات النظام البيئي لـ EVM، وهو مسرع للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH على أنه طبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتعديل تتوافق مع EVM، ويمكن أن تعمل كشبكة L1 عامة مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذية على Ethereum أو كمكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو فصل منطق الحساب وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر يمكن جدولة بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: هيكل Micro-VM + DAG اعتماد الحالة (رسم بياني يعتمد على الحالة غير الدائري) وآلية التزامن القابلة للتعديل، لبناء نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "تعدد الخيوط داخل السلسلة".
معمارية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
أدخلت MegaETH نموذج التنفيذ "آلة افتراضية صغيرة (Micro-VM) لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "متعددة الخيوط"، لتوفير وحدة عزل الحد الأدنى لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح لعدد كبير من الآلات الافتراضية بالتنفيذ المستقل والتخزين المستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
اعتماد الحالة DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG يعتمد على علاقة الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل معاملة تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، تُصوَّر بالكامل على أنها علاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما سيتم جدولة المعاملات ذات العلاقات الاعتمادية بالتسلسل أو التأخير وفقًا لترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد تناسق 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. استدعاءات العقد غير متزامنة (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع 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، ويحقق تغليف الميكرو-آلة الافتراضية على أساس الحسابات، من خلال جدولة المعاملات باستخدام رسم بياني يعتمد على الحالة، ويستبدل آلية الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حساب متوازي تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → سير التنفيذ"، مما يوفر أفكار جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل، يتم تحرير أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه نظام التشغيل الموزع الفائق تحت مفهوم الإيثريوم.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH عن تقسيم الشظايا (Sharding) بشكل كبير: تقسيم الشظايا يقسم سلسلة الكتل بشكل أفقي إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، ويقومون بالتوسع الأفقي فقط في طبقة التنفيذ، حيث يتم تحسين الأداء من خلال التنفيذ المتوازي المتطرف داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسارات توسيع سلسلة الكتل، تعزيز عمودي وتوسع أفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على مسار تحسين الإنتاجية، بهدف رئيسي يتمثل في زيادة TPS داخل السلسلة، وذلك من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وبنية الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى (L1) متوازية، ومودولية، وشاملة، وتُعرف آلية الحوسبة المتوازية الأساسية بها باسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلات الافتراضية (EVM و Wasm)، ودمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات ذات المعرفة الصفرية (ZK) والبيئات القابلة للتنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لشبكة Rollup Mesh:
معالجة الأنابيب غير المتزامنة على مدار دورة الحياة الكاملة (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): يقوم Pharos بفصل مراحل المعاملات المختلفة (مثل الإجماع، التنفيذ، التخزين) ويستخدم طريقة معالجة غير متزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الإجمالية.
التنفيذ الموازٍ المزدوج للآلة الافتراضية (Dual VM Parallel Execution): تدعم Pharos بيئتي الآلة الافتراضية EVM و WASM، مما يتيح للمطورين اختيار بيئة التنفيذ المناسبة وفقًا لاحتياجاتهم. لا تعزز هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات المعالجة الخاصة (SPNs): SPNs هي مكونات رئيسية في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المودولارية، وتخصصت في معالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص موارد ديناميكي ومعالجة مهام متوازية، مما يعزز بشكل أكبر قابلية توسيع النظام وأدائه.
الإجماع القابل للتعديل وآلية إعادة الرهن (Modular Consensus & Restaking): قدمت Pharos آلية إجماع مرنة تدعم نماذج إجماع متعددة (مثل PBFT، PoS، PoA)، وتحقق من خلال بروتوكول إعادة الرهن (Restaking) الاتصال بين الشبكة الرئيسية و SPNs.
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 8
أعجبني
8
7
مشاركة
تعليق
0/400
just_another_fish
· منذ 6 س
من يمكنه أن يشرح لي أي من هذه التوسعات أكثر موثوقية؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
StableNomad
· منذ 6 س
هههه نفس الهراء القديم حول التحدي الثلاثي... سولانا حلت هذا الأمر بالفعل في عام 2021 بصراحة
شاهد النسخة الأصليةرد0
OptionWhisperer
· منذ 6 س
هذه المجموعة من الحمقى لا تفهم الأمور
شاهد النسخة الأصليةرد0
NftMetaversePainter
· منذ 6 س
في الواقع، فإن الجمال الخوارزمي للتنفيذ المتوازي لا يُقدَّر حق قدره في هذا النقاش حول الثلاثية... *يعدِّل النظارات الرقمية*
شاهد النسخة الأصليةرد0
SchrodingersPaper
· منذ 6 س
لقد استمر الأمر لفترة طويلة، وما زلنا نتجادل حول كيفية التوسع، على أي حال، السوق الصاعدة هو من يقرر.
منظور الحوسبة المتوازية في Web3: طريق突破 الأداء لسلاسل متوافقة مع EVM
صورة شاملة لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: أفضل حل للتوسع الأصلي؟
"مثلث الاستحالة" في البلوكشين (Blockchain Trilemma) "الأمان"، "اللامركزية"، و"قابلية التوسع" يكشف عن المقايضات الجوهرية في تصميم أنظمة البلوكشين، حيث يصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أقصى أمان، مشاركة للجميع، معالجة سريعة" في الوقت نفسه. فيما يتعلق بموضوع "قابلية التوسع" هذا، يتم تصنيف الحلول الرئيسية لتوسيع البلوكشين المتاحة في السوق حاليًا حسب الأنماط، بما في ذلك:
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقطيع، وحدات DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكلية بدون حالة، وما إلى ذلك، تغطي عدة مستويات من التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهي نظام توسيع متكامل "تعاون متعدد الطبقات، وتجميع وحدات". بينما تركز هذه المقالة على طريقة توسيع تركز على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. حسب آلية التوازي، يمكن تصنيف طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة أهداف أداء مختلفة، ونماذج تطوير وفلسفات هيكلية، حيث تصبح درجة التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وكذلك زيادة تعقيد الجدولة، وتعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكيانات الذكية (نموذج الوكيل / نموذج الكيان) كممثل له، وهو ينتمي إلى نمط حسابي متوازي آخر، كنظام رسائل عبر السلاسل / غير متزامن (نموذج غير مزامنة الكتل)، كل وكيل يعمل كـ "عملية كيان ذكية" تعمل بشكل مستقل، رسائل غير متزامنة بطريقة متوازية، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، المشاريع الممثلة تشمل AO و ICP و Cartesi وغيرها.
تعتبر حلول التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تقسيم الشظايا من آليات التزامن على مستوى النظام، وليست من حسابات التوازي 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 سنستخدمها مع ذلك لمقارنة أوجه الاختلاف في مفاهيم الهيكل.
2. سلسلة تعزيز التوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
تطور هيكل معالجة إيثريوم المتسلسل حتى الآن، حيث شهد عدة محاولات للتوسع بما في ذلك تقسيم الشبكة، وRollup، والهندسة المعمارية المودولية، لكن لا يزال هناك اختناق في قدرة التنفيذ. ومع ذلك، تظل EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والإمكانات البيئية لعقود الذكاء. لذا، أصبحت سلسلة EVM المعززة بالتوازي هي المسار الحاسم الذي يوازن بين التوافق البيئي وتحسين أداء التنفيذ، وهي تتجه لتكون الاتجاه المهم لتطور التوسع الجديد. تعتبر Monad وMegaETH من أبرز المشاريع في هذا الاتجاه، حيث تقوم على بناء هيكل معالجة EVM بالتوازي من خلال تنفيذ التأخير وتفكيك الحالة، مستهدفين مشاهد ذات تزامن عالي وقدرة معالجة عالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة بلوك عالية الأداء من Layer1 مصممة من جديد لآلة Ethereum الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتسلسلة (Pipelining) كفكرة أساسية للمعالجة المتوازية، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة التوافق، وتنفيذ متوازي متفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة التوافق والتخزين، قدمت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB) لتحقيق تحسين شامل من النهاية إلى النهاية.
تدفق الأنابيب: آلية التنفيذ المتوازي متعددة المراحل
تعتبر Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى عدة مراحل مستقلة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل أنبوبي ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، في النهاية يحقق ذلك زيادة في قدرة المعالجة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) التوصل إلى إجماع (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: التوافق - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلاسل التقليدية، فإن توافق المعاملات والتنفيذ عادة ما يكونان عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشدة من التوسع في الأداء. حققت Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" توافق الطبقة غير المتزامنة، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل كبير من وقت الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تعتمد الإيثيريوم التقليدية على نموذج تنفيذ صارم تسلسلي لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختار Monad مسار متوافق: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف النزاعات ديناميكيًا خلال عملية التنفيذ، مما يجعله أشبه بالإيثريوم ذو الأداء العالي، مع نضج جيد يسهل تنفيذ انتقالات النظام البيئي لـ EVM، وهو مسرع للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH على أنه طبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتعديل تتوافق مع EVM، ويمكن أن تعمل كشبكة L1 عامة مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذية على Ethereum أو كمكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو فصل منطق الحساب وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر يمكن جدولة بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: هيكل Micro-VM + DAG اعتماد الحالة (رسم بياني يعتمد على الحالة غير الدائري) وآلية التزامن القابلة للتعديل، لبناء نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "تعدد الخيوط داخل السلسلة".
معمارية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
أدخلت MegaETH نموذج التنفيذ "آلة افتراضية صغيرة (Micro-VM) لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "متعددة الخيوط"، لتوفير وحدة عزل الحد الأدنى لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح لعدد كبير من الآلات الافتراضية بالتنفيذ المستقل والتخزين المستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
اعتماد الحالة DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG يعتمد على علاقة الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل معاملة تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، تُصوَّر بالكامل على أنها علاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما سيتم جدولة المعاملات ذات العلاقات الاعتمادية بالتسلسل أو التأخير وفقًا لترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد تناسق 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. استدعاءات العقد غير متزامنة (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع 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، ويحقق تغليف الميكرو-آلة الافتراضية على أساس الحسابات، من خلال جدولة المعاملات باستخدام رسم بياني يعتمد على الحالة، ويستبدل آلية الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حساب متوازي تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → سير التنفيذ"، مما يوفر أفكار جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل، يتم تحرير أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه نظام التشغيل الموزع الفائق تحت مفهوم الإيثريوم.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH عن تقسيم الشظايا (Sharding) بشكل كبير: تقسيم الشظايا يقسم سلسلة الكتل بشكل أفقي إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، ويقومون بالتوسع الأفقي فقط في طبقة التنفيذ، حيث يتم تحسين الأداء من خلال التنفيذ المتوازي المتطرف داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسارات توسيع سلسلة الكتل، تعزيز عمودي وتوسع أفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على مسار تحسين الإنتاجية، بهدف رئيسي يتمثل في زيادة TPS داخل السلسلة، وذلك من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وبنية الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى (L1) متوازية، ومودولية، وشاملة، وتُعرف آلية الحوسبة المتوازية الأساسية بها باسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلات الافتراضية (EVM و Wasm)، ودمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات ذات المعرفة الصفرية (ZK) والبيئات القابلة للتنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لشبكة Rollup Mesh: