Web3 Paralel Hesaplama Yarış Alanı Panorama Haritası: Yerel Ölçeklenmenin En İyi Çözümü Mü?

I. Arka Plan: Blok Zinciri Olanaksız Üçgeni ve Ölçeklendirme Yolu

Blok zincirinin "imkansız üçgeni" ( "güvenlik", "merkeziyetsizlik", "ölçeklenebilirlik" ), blok zincir sistemlerinin tasarımındaki temel ödünleşimleri ortaya koymaktadır. Yani, blok zincir projelerinin aynı anda "üst düzey güvenlik, herkesin katılımı, yüksek işlem hızı" sağlaması zordur. "Ölçeklenebilirlik" konusundaki bu sonsuz tartışma için, mevcut pazardaki ana akım blok zincir genişletme çözümleri paradigmalarına göre sınıflandırılmaktadır; bunlar arasında:

• Gelişmiş ölçeklendirme gerçekleştirme: Yerinde yürütme yeteneklerini artırma, örneğin eşzamanlılık, GPU, çok çekirdekli
• Durum İzolasyonu Temelli Ölçeklenebilirlik: Yatay Durum Bölme / Shard, örneğin parçalama, UTXO, çoklu alt ağ
• Zincir dışı dış kaynak kullanımı: yürütmeyi zincir dışına almak, örneğin Rollup, Coprocessor, DA
• Yapı çözümlemesi genişlemesi: Mimari modüler, işbirliği içinde çalışıyor, örneğin modül zinciri, paylaşılan sıralayıcı, Rollup Mesh
• Asenkron Eşzamanlı Genişleme: Aktör modeli, süreç izolasyonu, mesaj odaklı, örneğin ajanlar, çok iş parçacıklı asenkron zincir

Blok zinciri ölçekleme çözümleri şunları içerir: zincir içi paralel hesaplama, Rollup, parçalama, DA modülü, modüler yapı, Aktör sistemi, zk kanıtı sıkıştırması, Durumsuz mimari vb. Bu çözümler, yürütme, durum, veri ve yapı gibi birden fazla katmanı kapsar ve "çok katmanlı iş birliği, modüler kombinasyon" olan bir ölçekleme sistemidir. Bu makalede, ana akım ölçekleme yöntemi olarak paralel hesaplama vurgulanmaktadır.

Zincir içi paralel hesaplama ( intra-chain parallelism ), blok içindeki işlemlerin/komutların paralel yürütülmesine odaklanır. Paralellik mekanizmasına göre, genişletme yöntemleri beş ana kategoriye ayrılabilir; her bir kategori, farklı performans hedeflerini, geliştirme modellerini ve mimari felsefeyi temsil eder. Paralel parçacık boyutu giderek daha ince, paralel yoğunluğu giderek daha yüksek, zamanlama karmaşıklığı da giderek artmaktadır; programlama karmaşıklığı ve uygulama zorluğu da giderek artmaktadır.

• Hesap düzeyinde (Hesap düzeyinde ): Solana projesini temsil eder.
• Nesne düzeyinde (Object-level): Sui projesini temsil eder
• İşlem seviyesi (: Monad, Aptos projelerini temsil ediyor.
• Çağrı seviyesi / MikroVM paralel ) Çağrı seviyesi / MikroVM (: Proje MegaETH'i temsil ediyor.
• Komut düzeyinde )Instruction-level(: GatlingX projesini temsil eder.

Zincir dışı asenkron eşzamanlı model, ) Agent / Actor Model( ile temsil edilen Aktör akıllı ajan sistemleri, başka bir paralel hesaplama paradigmasına aittir. Çapraz zincir/asenkron mesaj sistemi), blok zinciri senkronizasyon modeli( olarak, her Agent bağımsız olarak çalışan "akıllı ajan süreçleri" olarak, eşzamanlı asenkron mesajlar, olay odaklı, senkronizasyon zamanlaması gerektirmeden çalışır. Temsilci projeler arasında AO, ICP, Cartesi vb. bulunmaktadır.

Ve hepimizin aşina olduğu Rollup veya parçalama ölçeklendirme çözümleri, sistem düzeyinde eşzamanlılık mekanizmalarıdır ve zincir içi eşzamanlı hesaplama ile ilgili değildir. Ölçeklendirmeyi, "birden fazla zincir/yürütme alanını paralel çalıştırarak" gerçekleştirirler, tek bir blok/virtuelleştirici içindeki eşzamanlılık derecesini artırmak yerine. Bu tür ölçeklendirme çözümleri bu makalenin odak noktası değildir, ancak yine de mimari kavramların benzerlik ve farklılıklarının karşılaştırılmasında kullanılacaktır.

![Web3 Paralel Hesaplama Alanı Panorama Haritası: Yerel Ölçeklenmenin En İyi Çözümü mü?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2340d8a61251ba55c370d74178eec53e.webp(

İkincisi, EVM tabanlı paralel güçlendirme zinciri: Uyumlulukta performans sınırlarını aşmak

Ethereum'un seri işleme mimarisi, parçalama, Rollup, modüler mimari gibi birçok genişleme denemesi geçirmiştir, ancak yürütme katmanındaki işlem hacmi darboğazı hala köklü bir aşama kaydedememiştir. Ancak, bu arada, EVM ve Solidity hâlâ en fazla geliştirici tabanına ve ekosistem potansiyeline sahip akıllı sözleşme platformlarıdır. Bu nedenle, EVM tabanlı paralel artırma zinciri, ekosistem uyumluluğunu ve yürütme performansını artırma açısından önemli bir yol olarak, yeni bir genişleme evriminin önemli bir yönü haline gelmektedir. Monad ve MegaETH, bu yönde en temsilci projeler olup, sırasıyla gecikmeli yürütme ve durum ayrıştırması üzerinden, yüksek eşzamanlılık ve yüksek işlem hacmi senaryolarına yönelik EVM paralel işleme mimarisi inşa etmektedir.

) Monad'ın paralel hesaplama mekanizmasının analizi

Monad, Ethereum sanal makinesi ###EVM( için yeniden tasarlanmış yüksek performanslı bir Layer1 blok zinciridir. Temel paralel işleme fikri olan )Pipelining( üzerine inşa edilmiştir ve konsensüs katmanında asenkron yürütme )Asynchronous Execution(, yürütme katmanında ise iyimser paralel yürütme )Optimistic Parallel Execution( gerçekleştirmektedir. Ayrıca, konsensüs ve depolama katmanlarında Monad, sırasıyla yüksek performanslı BFT protokolü )MonadBFT( ve özel veritabanı sistemi )MonadDB('yi tanıtarak uçtan uca optimizasyon sağlamaktadır.

Pipelining: Çok Aşamalı Boru Hattı Paralel İcra Mekanizması

Pipelining, Monad'ın paralel yürütme temel prensibidir. Temel fikir, blockchain'in yürütme sürecini birden fazla bağımsız aşamaya ayırmak ve bu aşamaları paralel olarak işlemek, çok katmanlı bir boru hattı mimarisi oluşturmaktır. Her aşama, bağımsız iş parçacıkları veya çekirdekler üzerinde çalışarak, bloklar arası eşzamanlı işleme gerçekleştirilir ve nihayetinde throughput'u artırma ve gecikmeyi azaltma amacı güdülmektedir. Bu aşamalar arasında: işlem önerisi ) Propose ( konsensüs sağlama ) Consensus ( işlem yürütme ) Execution ( ve blok taahhüdü ) Commit ( bulunmaktadır.

Asenkron İcra: Konsensüs - İcra Asenkron Ayrıştırma

Geleneksel blok zincirinde, işlem konsensüsü ve yürütme genellikle senkronize bir süreçtir; bu seri model performans ölçeklenmesini ciddi şekilde kısıtlamaktadır. Monad, "asenkron yürütme" ile konsensüs katmanını asenkron, yürütme katmanını asenkron ve depolamayı asenkron hale getirmiştir. Blok süresi )block time( ve onay gecikmesini önemli ölçüde azaltarak, sistemi daha esnek hale getirmiş, işlem süreçlerini daha ayrıntılı hale getirmiş ve kaynak kullanım verimliliğini artırmıştır.

Kilit Tasarım:

• Konsens süreci ) konsens katmanı ( yalnızca işlemleri sıralamakla sorumludur, sözleşme mantığını yerine getirmez.
• Yürütme süreci ) yürütme katmanı ( konsensüs tamamlandıktan sonra asenkron olarak tetiklenir.
• Konsensüs tamamlandıktan sonra hemen bir sonraki blok konsensüs sürecine geçilir, yürütmenin tamamlanmasını beklemeye gerek yoktur.

İyimser Paralel İcra:乐观并行执行

Geleneksel Ethereum, durum çakışmalarını önlemek için işlem yürütme konusunda katı bir seri model kullanır. Oysa Monad, "iyimser paralel yürütme" stratejisini benimseyerek işlem işleme hızını önemli ölçüde artırır.

İcranın mekanizması:

• Monad, çoğu işlem arasında durum çatışması olmadığını varsayarak tüm işlemleri iyimser bir şekilde paralel olarak yürütür.
• Aynı zamanda bir "Çatışma Dedektörü )Conflict Detector(" çalıştırarak işlemler arasında aynı duruma erişilip erişilmediğini izlemek için ), okuyup/yazma çatışmaları (.
• Çatışma tespit edilirse, çatışma işlemleri seri hale getirilip yeniden yürütülecek, durum doğruluğunun sağlanması için.

Monad, EVM kurallarını mümkün olduğunca az değiştirerek uyumlu bir yol seçti: yürütme sürecinde durumu yazmayı erteleyerek ve çakışmaları dinamik olarak tespit ederek paralellik sağlamak, daha çok performans odaklı bir Ethereum gibi, olgunluğu sayesinde EVM ekosisteminin taşınmasını kolaylaştırıyor, EVM dünyasının paralel hızlandırıcısıdır.

![Web3 Paralel Hesaplama Yarışma Alanı Panorama Haritası: Yerel Ölçeklenmenin En İyi Çözümü mü?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-dc016502755a30d5a95a8134f7586162.webp(

) MegaETH'nin paralel hesaplama mekanizmasının analizi

Monad'tan farklı olarak, MegaETH, EVM uyumlu modüler yüksek performanslı paralel yürütme katmanı olarak konumlanmaktadır; hem bağımsız bir L1 kamu zinciri olarak hem de Ethereum üzerindeki yürütme güçlendirme katmanı ###Execution Layer ( veya modüler bir bileşen olarak kullanılabilir. Temel tasarım hedefi, hesap mantığını, yürütme ortamını ve durumu bağımsız olarak planlanabilen en küçük birimlere ayırarak zincir içi yüksek eşzamanlı yürütme ve düşük gecikme yanıt yeteneğini gerçekleştirmektir. MegaETH tarafından önerilen ana yenilik, "zincir içi iş parçacıklaştırma" paralel yürütme sistemini oluşturan Micro-VM mimarisi + Durum Bağımlılığı DAG ) yönlendirilmiş asiklik durum bağımlılık grafiği ( ve modüler senkronizasyon mekanizmasıdır.

Micro-VM) mikro sanal makine ( mimarisi: hesap bir iş parçacığıdır

MegaETH, her hesap için bir "mikro sanal makine )Micro-VM(" yürütme modelini tanıtarak yürütme ortamını "iplikli" hale getiriyor ve paralel zamanlama için en küçük izole birim sağlıyor. Bu VM'ler, senkron çağrılar yerine asenkron mesajlaşma )Asynchronous Messaging( ile iletişim kurarken, çok sayıda VM bağımsız olarak yürütülebilir ve bağımsız olarak depolanabilir, doğal olarak paralel çalışırlar.

Durum Bağımlılığı DAG: Bağımlılık Grafiği Tabanlı Zamanlama Mekanizması

MegaETH, hesap durumu erişim ilişkisine dayalı bir DAG zamanlama sistemi oluşturmuştur. Sistem, ) Bağımlılık Grafiği ('ni gerçek zamanlı olarak güncel tutar, her işlem hangi hesapları değiştirdiğini ve hangi hesapları okuduğunu tamamen bağımlılık ilişkisi olarak modellemektedir. Çatışma olmayan işlemler doğrudan paralel olarak yürütülebilirken, bağımlılık ilişkisi olan işlemler, topolojik sıraya göre seri veya gecikmeli olarak zamanlama sıralaması yapılacaktır. Bağımlılık grafiği, paralel yürütme sürecindeki durum tutarlılığını ve tekrar yazma olmamasını sağlar.

Asenkron Yürütme ve Geri Çağırma Mekanizması

B

Özetle, MegaETH, geleneksel EVM tek iş parçacıklı durum makinesi modelini kırarak, hesap bazında mikro sanal makine kapsüllemesi gerçekleştirir, işlem zamanlaması için durum bağımlılık grafiğini kullanır ve senkron çağrı yığını yerine asenkron mesaj mekanizmasını getirir. "Hesap yapısı → Zamanlama mimarisi → İcra süreci" tam boyutlu yeniden tasarlanmış bir paralel hesaplama platformudur ve bir sonraki nesil yüksek performanslı zincir üstü sistemlerin inşası için paradigmaya dayalı yeni bir fikir sunar.

MegaETH, hesapları ve sözleşmeleri bağımsız bir VM olarak tamamen soyutlamak için yeniden yapılandırma yolunu seçti ve aşırı paralel potansiyeli serbest bırakmak için asenkron yürütme planlaması kullanıyor. Teorik olarak, MegaETH'nin paralel üst sınırı daha yüksektir, ancak karmaşıklığı kontrol etmek daha zordur, Ethereum felsefesi altında süper dağıtık bir işletim sistemi gibidir.

![Web3 Paralel Hesaplama Alanı Panorama Haritası: Yerel Ölçeklenmenin En İyi Çözümü mü?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16.webp(

Monad ve MegaETH'nin tasarım felsefeleri, parçalama ) Sharding ( ile önemli ölçüde farklıdır: parçalama, blok zincirini yatay olarak birden fazla bağımsız alt zincire ) Shards ( bölerek, her bir alt zincirin belirli işlemler ve durumlar üzerinde sorumluluk almasını sağlar ve tek zincir kısıtlamalarını ağ katmanında genişletir; oysaki Monad ve MegaETH, tek zincirin bütünlüğünü koruyarak yalnızca yürütme katmanında yatay olarak genişler, tek zincir içinde aşırı paralel yürütme optimizasyonu ile performansı artırır. Her iki yaklaşım, blok zinciri genişleme yolundaki dikey güçlendirme ve yatay genişleme yönlerini temsil eder.

Monad ve MegaETH gibi paralel hesaplama projeleri, zincir içindeki TPS'yi artırmayı hedefleyen bir throughput optimizasyon yolu üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bu, )Deferred Execution( ve )Micro-VM( mimarisi aracılığıyla işlem veya hesap düzeyinde paralel işleme gerçekleştirerek gecikmeli yürütme ile sağlanmaktadır. Pharos Network ise modüler, tam yığın paralel bir L1 blok zincir ağıdır ve temel paralel hesaplama mekanizması "Rollup Mesh" olarak adlandırılmaktadır. Bu mimari, ana ağ ile özel işleme ağlarının )SPNs( iş birliği sayesinde çoklu sanal makine ortamlarını )EVM ve Wasm( desteklemekte ve sıfır bilgi kanıtları )ZK(, güvenilir yürütme ortamları )TEE( gibi ileri teknolojileri entegre etmektedir.

Rollup Mesh paralel hesaplama mekanizması analizi:

1. Tam Yaşam Döngüsü Asenkron Pipeline İşleme ) Tam Yaşam Döngüsü Asenkron Pipeline İşleme (: Pharos, işlemlerin çeşitli aşamalarını ) konsensüs, yürütme, depolama ( ayrıştırır ve asenkron işleme yöntemini kullanarak her aşamanın bağımsız ve paralel olarak gerçekleştirilmesini sağlar, böylece genel işleme verimliliğini artırır.
2. İki Sanal Makine Paralel İkili Yürütme ) Dual VM Paralel İcra (: Pharos, EVM ve WASM olmak üzere iki sanal makine ortamını destekler ve geliştiricilerin ihtiyaçlarına göre uygun yürütme ortamını seçmelerine olanak tanır. Bu çift VM mimarisi, sistemin esnekliğini artırmanın yanı sıra paralel yürütme ile işlem işleme kapasitesini de artırır.
3. Özel işleme ağı ) SPNs (: SPNs, Pharos mimarisinin temel bileşenleridir, belirli görevler veya uygulamalar için özel olarak tasarlanmış modüler alt ağlar gibidir. SPN'ler aracılığıyla, Pharos kaynakların dinamik tahsisini ve görevlerin paralel işlenmesini gerçekleştirebilir, böylece sistemin ölçeklenebilirliğini ve performansını daha da artırır.
4. Modüler Konsensüs ve Yeniden Stake Etme Mekanizması)Modular Consensus & Restaking(: Pharos, PBFT, PoS, PoA) gibi çeşitli konsensüs modellerini destekleyen esnek bir konsensüs mekanizması sunar( ve ana ağ ile SPN'ler arasında güvenli paylaşım ve kaynak entegrasyonunu gerçekleştirmek için yeniden stake etme protokolünü)Restaking( kullanır.

Ayrıca, Pharos, çoklu versiyon Merkle ağaçları, delta kodlama ) Delta Encoding (, versiyon adresleme ) Versioned Addressing ( ve ADS itme ) ADS Pushdown ( teknolojileri ile depolama motorunun alt katmanlarından yürütme modelini yeniden yapılandırarak, yüksek verimli yerel blockchain depolama motoru Pharos Store'u tanıttı ve yüksek verim, düşük gecikme ve güçlü doğrulanabilirliğe sahip zincir üstü işlemleri gerçekleştirdi.