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并行EVM技术:突破区块链性能瓶颈的新思路
深入探讨并行EVM及其生态
以太坊虚拟机EVM
EVM与Solidity的关系
智能合约开发是区块链工程师的基本技能。开发者可以使用Solidity等高级语言来实现业务逻辑,但EVM无法直接解释这些代码。需要将其编译成虚拟机可执行的低级语言(操作码/字节码)。虽然有工具可以自动完成这个转换过程,但了解底层编译原理的工程师可以直接在Solidity中使用操作码编写程序逻辑,以实现最高效率并降低gas消耗。
EVM标准与实现的差异
EVM作为"执行层",是编译后的智能合约操作码最终运行的地方。EVM定义的字节码是业内标准,使开发者能够在多个兼容网络上高效部署智能合约。尽管遵循相同的字节码标准,不同EVM实现在具体方法上可能存在很大差异。例如,以太坊的Geth客户端使用Go语言实现EVM标准,而以太坊基金会的团队则维护了一个C++实现。这种多样性为工程优化和定制实现提供了空间。
并行EVM技术
历史上,区块链社区主要关注共识算法的创新,而忽视了执行层的重要性。事实上,高性能区块链需要创新的共识算法和优化的执行层相结合。仅改进共识算法的EVM区块链往往需要更强大的节点配置来提升性能。
并行处理的需求
传统区块链系统中,交易是按顺序执行的,类似单核CPU的工作方式。这种方法虽然简单,但难以扩展到大规模用户基础。转向多核CPU并行虚拟机模式可以同时处理多笔交易,大幅提高吞吐量。并行执行虽然带来了一些工程挑战,如处理并发交易对同一智能合约的写入冲突,但对于不相关的智能合约交易,可以按并行处理线程数成比例提高处理效率。
并行EVM的创新
并行EVM代表了一系列旨在优化区块链系统执行层的创新。以某些项目为例,其关键创新包括:
挑战
并行EVM的技术挑战
并行执行引入了潜在的状态冲突问题,需要进行执行前或执行后的冲突检测和解决。除此之外,各团队通常还需要重新设计并增强状态数据库的读写性能,同时开发兼容的共识算法。
其他考量因素
并行EVM面临的两个主要挑战是以太坊的长期工程价值捕获和节点集中化。快速的生态系统发展将是保持竞争优势的关键。在去中心化、无需信任操作和高性能需求之间取得平衡也是一个重要课题。
并行EVM的格局
目前,并行EVM生态主要包括几类项目:
主要项目
某项目A
该项目旨在通过优化EVM并行执行和流水线架构解决传统EVM的可扩展性问题,目标是达到10,000 TPS。项目已完成大规模融资,创始团队成员来自知名交易机构。内部测试网已启动,预计不久后向公众开放。
某项目B
该项目最初专注于交易应用基础设施,后全面升级为高性能并行EVM网络,TPS提升至12,500。并行EVM测试网已上线,支持EVM应用一键迁移。项目还推出了支持Layer 2和Rollup网络采用并行处理技术的开源框架。
某项目C
该项目通过构建EVM++(EVM + WASM)双虚拟机系统,旨在提升EVM区块链性能和网络执行效率。公测网已上线,生态系统激励计划也已推出。
某项目D
这是一个基于Cosmos SDK构建的EVM兼容Layer 1网络,专为DeFi应用设计。项目宣布了引入并行执行EVM技术以提升网络性能的开发计划。
某项目E
该项目是建立在某高性能公链上的并行EVM,支持Solidity和Vyper开发者一键部署DApp,享受高吞吐量和低gas费。通过将EVM类交易封装成底层公链交易执行,TPS超过2,000。
某项目F
这是一个由某高性能虚拟机支持的Rollup Layer 2模块化解决方案。它在以太坊上结算交易数据,但执行层在高性能VM环境中运行。项目近期完成了大规模融资,主网即将向开发者开放。
某项目G
该项目是一个模块化VM Layer 2网络,旨在将高性能虚拟机引入现有的主要Layer 2网络。它支持使用以太坊或比特币作为结算层,执行层可使用多种高性能VM进行并行执行。
结论
并行EVM等执行层创新为提高区块链性能和可扩展性提供了有前途的解决方案。这些技术的发展和实施将对区块链生态系统的未来产生深远影响,推动该领域的进一步进步和应用。