深入探討並行EVM及其生態

以太坊虛擬機EVM

EVM與Solidity的關係

智能合約開發是區塊鏈工程師的基本技能。開發者可以使用Solidity等高級語言來實現業務邏輯,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語言(操作碼/字節碼)。雖然有工具可以自動完成這個轉換過程,但了解底層編譯原理的工程師可以直接在Solidity中使用操作碼編寫程序邏輯,以實現最高效率並降低gas消耗。

EVM標準與實現的差異

EVM作爲"執行層",是編譯後的智能合約操作碼最終運行的地方。EVM定義的字節碼是業內標準,使開發者能夠在多個兼容網路上高效部署智能合約。盡管遵循相同的字節碼標準,不同EVM實現在具體方法上可能存在很大差異。例如,以太坊的Geth客戶端使用Go語言實現EVM標準,而以太坊基金會的團隊則維護了一個C++實現。這種多樣性爲工程優化和定制實現提供了空間。

並行EVM技術

歷史上,區塊鏈社區主要關注共識算法的創新,而忽視了執行層的重要性。事實上,高性能區塊鏈需要創新的共識算法和優化的執行層相結合。僅改進共識算法的EVM區塊鏈往往需要更強大的節點配置來提升性能。

並行處理的需求

傳統區塊鏈系統中,交易是按順序執行的,類似單核CPU的工作方式。這種方法雖然簡單,但難以擴展到大規模用戶基礎。轉向多核CPU並行虛擬機模式可以同時處理多筆交易,大幅提高吞吐量。並行執行雖然帶來了一些工程挑戰,如處理並發交易對同一智能合約的寫入衝突,但對於不相關的智能合約交易,可以按並行處理線程數成比例提高處理效率。

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。以某些項目爲例,其關鍵創新包括:

• 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中,最大化利用區塊時間。
• 自定義狀態數據庫:通過優化狀態存儲和訪問,提高智能合約執行效率。
• 高性能共識機制:改進現有共識算法,支持大規模分布式節點高效達成共識。

挑戰

並行EVM的技術挑戰

並行執行引入了潛在的狀態衝突問題,需要進行執行前或執行後的衝突檢測和解決。除此之外,各團隊通常還需要重新設計並增強狀態數據庫的讀寫性能,同時開發兼容的共識算法。

其他考量因素

並行EVM面臨的兩個主要挑戰是以太坊的長期工程價值捕獲和節點集中化。快速的生態系統發展將是保持競爭優勢的關鍵。在去中心化、無需信任操作和高性能需求之間取得平衡也是一個重要課題。

並行EVM的格局

目前,並行EVM生態主要包括幾類項目:

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

某項目A

該項目旨在通過優化EVM並行執行和流水線架構解決傳統EVM的可擴展性問題,目標是達到10,000 TPS。項目已完成大規模融資,創始團隊成員來自知名交易機構。內部測試網已啓動,預計不久後向公衆開放。

某項目B

該項目最初專注於交易應用基礎設施,後全面升級爲高性能並行EVM網路,TPS提升至12,500。並行EVM測試網已上線,支持EVM應用一鍵遷移。項目還推出了支持Layer和Rollup網路採用並行處理技術的開源框架。

某項目C

該項目通過構建EVM++(EVM + WASM)雙虛擬機系統,旨在提升EVM區塊鏈性能和網路執行效率。公測網已上線,生態系統激勵計劃也已推出。

某項目D

這是一個基於Cosmos SDK構建的EVM兼容Layer 1網路,專爲DeFi應用設計。項目宣布了引入並行執行EVM技術以提升網路性能的開發計劃。

某項目E

該項目是建立在某高性能公鏈上的並行EVM,支持Solidity和Vyper開發者一鍵部署DApp,享受高吞吐量和低gas費。通過將EVM類交易封裝成底層公鏈交易執行,TPS超過2,000。

某項目F

這是一個由某高性能虛擬機支持的Rollup Layer模塊化解決方案。它在以太坊上結算交易數據,但執行層在高性能VM環境中運行。項目近期完成了大規模融資,主網即將向開發者開放。

某項目G

該項目是一個模塊化VM Layer網路,旨在將高性能虛擬機引入現有的主要Layer網路。它支持使用以太坊或比特幣作爲結算層,執行層可使用多種高性能VM進行並行執行。

結論

並行EVM等執行層創新爲提高區塊鏈性能和可擴展性提供了有前途的解決方案。這些技術的發展和實施將對區塊鏈生態系統的未來產生深遠影響,推動該領域的進一步進步和應用。