El desarrollo de contratos inteligentes es una habilidad básica para los ingenieros de blockchain. Los desarrolladores suelen utilizar Solidity u otros lenguajes de alto nivel para implementar la lógica de negocio. Sin embargo, la EVM no puede interpretar directamente el código de Solidity, por lo que es necesario compilarlo en un lenguaje de bajo nivel ejecutable por la máquina virtual ( código de operación/código byte ). Actualmente, ya existen herramientas que pueden realizar automáticamente este proceso de conversión, aliviando la carga de los desarrolladores para entender los detalles de la compilación.
Aunque la compilación puede introducir algunos costos adicionales, los ingenieros familiarizados con la codificación de bajo nivel pueden escribir la lógica del programa directamente en Solidity utilizando códigos de operación para lograr la máxima eficiencia y reducir el consumo de gas. Por ejemplo, el protocolo de transacciones de una conocida plataforma de intercambio de NFT utiliza ampliamente ensamblador en línea para minimizar los costos de gas para los usuarios.
Diferencias de rendimiento de la Máquina virtual de Ethereum: estándares e implementaciones
EVM( también conocido como "capa de ejecución") es el lugar donde se ejecutan finalmente los códigos de operación de contratos inteligentes compilados. El bytecode definido por EVM se ha convertido en un estándar de la industria. Tanto para redes Layer 2 de Ethereum como para otras blockchains independientes, la compatibilidad con el estándar EVM permite a los desarrolladores desplegar contratos inteligentes de manera eficiente en múltiples redes.
A pesar de que seguir el estándar de bytecode de EVM convierte a la Máquina virtual en EVM, la forma específica de implementación puede variar significativamente. Por ejemplo, un cliente de Ethereum implementó el estándar EVM en el lenguaje Go, mientras que otro equipo de la Fundación Ethereum mantiene una implementación en C++. Esta diversidad permite diferentes optimizaciones y implementaciones personalizadas en la ingeniería.
Tecnología EVM en paralelo
Históricamente, la comunidad de blockchain se ha centrado principalmente en la innovación de algoritmos de consenso, y algunos proyectos conocidos son más famosos por su mecanismo de consenso que por su capa de ejecución. Aunque estos proyectos también han innovado en la capa de ejecución, su rendimiento a menudo se malinterpreta como únicamente derivado del algoritmo de consenso.
En realidad, las blockchains de alto rendimiento requieren una combinación de algoritmos de consenso innovadores y capas de ejecución optimizadas, similar a la teoría del barril. Para las blockchains EVM que solo mejoran el algoritmo de consenso, a menudo se necesita hardware de nodo más potente para mejorar el rendimiento. Por ejemplo, cierta cadena inteligente conocida maneja bloques con un límite de gas de 2000 TPS, lo que requiere máquinas con configuraciones muy superiores a las de un nodo completo de Ethereum. Aunque cierta solución de escalado de Layer 2 teóricamente admite hasta 1000 TPS, el rendimiento real a menudo está por debajo de lo esperado.
Demanda de procesamiento en paralelo
En la mayoría de los sistemas de blockchain, las transacciones se ejecutan en orden, similar a una CPU de un solo núcleo, donde el siguiente cálculo tiene que esperar a que se complete el cálculo actual. Este método, aunque es simple y tiene una baja complejidad del sistema, es difícil de escalar a una base de usuarios de nivel de Internet. Cambiar a una máquina virtual de CPU multinúcleo puede procesar múltiples transacciones simultáneamente, aumentando significativamente el rendimiento.
La ejecución en paralelo presenta algunos desafíos de ingeniería, como manejar situaciones de escritura de transacciones concurrentes en el mismo contrato inteligente. Es necesario diseñar nuevos mecanismos para resolver estos conflictos. La ejecución en paralelo de contratos inteligentes no relacionados puede aumentar el rendimiento de manera proporcional al número de hilos de procesamiento paralelo.
Innovación en el EVM paralelo
EVM paralelo representa una serie de innovaciones destinadas a optimizar la capa de ejecución del sistema blockchain. Tomando como ejemplo un proyecto, sus innovaciones clave incluyen:
Ejecución de transacciones en paralelo: se utiliza un algoritmo de ejecución paralela optimista que permite procesar múltiples transacciones simultáneamente. Este método comienza las transacciones desde el mismo estado inicial, rastrea las entradas y salidas, y genera resultados temporales para cada transacción. Se decide si ejecutar la siguiente transacción comprobando si las entradas de la siguiente transacción están relacionadas con las salidas de la transacción que se está procesando actualmente.
Ejecución diferida: En el mecanismo de consenso, los nodos pueden alcanzar un orden formal de las transacciones sin que sea necesario que el nodo principal o los nodos de validación ejecuten las transacciones. Al principio, el nodo principal ordena las transacciones y alcanza un consenso secuencial entre los nodos. La ejecución se pospone a un canal independiente, maximizando el tiempo de bloque y mejorando la eficiencia general de la ejecución.
Base de datos de estado personalizada: optimiza el almacenamiento y acceso al estado al almacenar directamente el árbol de Merkle en SSD. Este enfoque minimiza el efecto de amplificación de lectura, mejora la velocidad de acceso al estado y hace que la ejecución de contratos inteligentes sea más rápida y eficiente.
Mecanismo de consenso de alto rendimiento: una versión mejorada del mecanismo de consenso HotStuff, que admite la sincronización entre cientos de nodos distribuidos globalmente, con una complejidad de comunicación lineal. Utiliza fases de votación en paralelo, lo que permite que diferentes etapas del proceso de votación se superpongan, reduciendo la latencia y mejorando la eficiencia del consenso.
Desafíos y consideraciones
Los EVM paralelos enfrentan dos desafíos principales: la captura del valor de ingeniería a largo plazo de Ethereum y la centralización de nodos. Aunque la fase de desarrollo actual no se ha abierto completamente para proteger la propiedad intelectual, estos detalles se revelarán finalmente al iniciar la red de prueba y la red principal, enfrentando el riesgo de ser absorbidos por Ethereum u otras blockchains. El rápido desarrollo del ecosistema será clave para mantener la ventaja competitiva.
La centralización de nodos es un desafío para todas las blockchains de alto rendimiento, y se necesita lograr un equilibrio en el "dilema de trilema de blockchain". Indicadores como "TPS según los requisitos de hardware" pueden ayudar a comparar la eficiencia de las blockchains bajo condiciones de hardware específicas, ya que unos requisitos de hardware más bajos pueden habilitar más nodos descentralizados.
El panorama de EVM paralelo
El patrón EVM en paralelo incluye múltiples proyectos, algunos son blockchains de Capa 1, otros pueden ser soluciones de Capa 2. Algunos proyectos se basan en otras redes, y también hay desarrollo de clientes de código abierto.
Actualmente, las redes EVM paralelas existentes se pueden dividir en tres categorías:
Redes Layer 1 compatibles con EVM mejoradas mediante tecnología de ejecución paralela: estas redes no adoptaron inicialmente la ejecución paralela, sino que se actualizaron a través de iteraciones tecnológicas para soportar EVM paralela.
Red Layer 1 compatible con EVM que utiliza tecnología de ejecución paralela desde el principio.
Redes Layer 2 que utilizan tecnología de ejecución paralela no EVM: estas incluyen cadenas compatibles con EVM Layer 2 orientadas a la escalabilidad. Estas redes abstraen el EVM en módulos de ejecución intercambiables, permitiendo seleccionar la mejor "capa de ejecución VM" según sea necesario, lo que permite la capacidad de paralelismo.
Conclusión
Con el desarrollo de la tecnología blockchain, es igualmente importante prestar atención a la capa de ejecución y a los algoritmos de consenso para lograr un alto rendimiento. Innovaciones como la EVM paralela ofrecen soluciones prometedoras para aumentar el rendimiento y la eficiencia, haciendo que la blockchain sea más escalable y capaz de soportar una amplia base de usuarios. El desarrollo e implementación de estas tecnologías darán forma al futuro del ecosistema blockchain, impulsando avances y aplicaciones adicionales en el campo.
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TeaTimeTrader
· 07-15 11:41
¿Hacer EVM en paralelo? Relacionado con solidity y cosas así, realmente es un dolor de cabeza.
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HashBard
· 07-14 04:07
la escalabilidad de evm es poesía en movimiento... pero el procesamiento paralelo? eso sí que es el verdadero movimiento de cerebro galáctico fr fr
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NFTArchaeologis
· 07-14 03:55
La sutileza digital en la cadena, como el bronce en la arqueología... La artisticidad de la capa de ejecución de Ethereum es realmente ingeniosa~
Tecnología EVM paralela: innovación y desafíos en la capa de ejecución de la Cadena de bloques
Máquina virtual de Ethereum EVM
EVM y Solidity
El desarrollo de contratos inteligentes es una habilidad básica para los ingenieros de blockchain. Los desarrolladores suelen utilizar Solidity u otros lenguajes de alto nivel para implementar la lógica de negocio. Sin embargo, la EVM no puede interpretar directamente el código de Solidity, por lo que es necesario compilarlo en un lenguaje de bajo nivel ejecutable por la máquina virtual ( código de operación/código byte ). Actualmente, ya existen herramientas que pueden realizar automáticamente este proceso de conversión, aliviando la carga de los desarrolladores para entender los detalles de la compilación.
Aunque la compilación puede introducir algunos costos adicionales, los ingenieros familiarizados con la codificación de bajo nivel pueden escribir la lógica del programa directamente en Solidity utilizando códigos de operación para lograr la máxima eficiencia y reducir el consumo de gas. Por ejemplo, el protocolo de transacciones de una conocida plataforma de intercambio de NFT utiliza ampliamente ensamblador en línea para minimizar los costos de gas para los usuarios.
Diferencias de rendimiento de la Máquina virtual de Ethereum: estándares e implementaciones
EVM( también conocido como "capa de ejecución") es el lugar donde se ejecutan finalmente los códigos de operación de contratos inteligentes compilados. El bytecode definido por EVM se ha convertido en un estándar de la industria. Tanto para redes Layer 2 de Ethereum como para otras blockchains independientes, la compatibilidad con el estándar EVM permite a los desarrolladores desplegar contratos inteligentes de manera eficiente en múltiples redes.
A pesar de que seguir el estándar de bytecode de EVM convierte a la Máquina virtual en EVM, la forma específica de implementación puede variar significativamente. Por ejemplo, un cliente de Ethereum implementó el estándar EVM en el lenguaje Go, mientras que otro equipo de la Fundación Ethereum mantiene una implementación en C++. Esta diversidad permite diferentes optimizaciones y implementaciones personalizadas en la ingeniería.
Tecnología EVM en paralelo
Históricamente, la comunidad de blockchain se ha centrado principalmente en la innovación de algoritmos de consenso, y algunos proyectos conocidos son más famosos por su mecanismo de consenso que por su capa de ejecución. Aunque estos proyectos también han innovado en la capa de ejecución, su rendimiento a menudo se malinterpreta como únicamente derivado del algoritmo de consenso.
En realidad, las blockchains de alto rendimiento requieren una combinación de algoritmos de consenso innovadores y capas de ejecución optimizadas, similar a la teoría del barril. Para las blockchains EVM que solo mejoran el algoritmo de consenso, a menudo se necesita hardware de nodo más potente para mejorar el rendimiento. Por ejemplo, cierta cadena inteligente conocida maneja bloques con un límite de gas de 2000 TPS, lo que requiere máquinas con configuraciones muy superiores a las de un nodo completo de Ethereum. Aunque cierta solución de escalado de Layer 2 teóricamente admite hasta 1000 TPS, el rendimiento real a menudo está por debajo de lo esperado.
Demanda de procesamiento en paralelo
En la mayoría de los sistemas de blockchain, las transacciones se ejecutan en orden, similar a una CPU de un solo núcleo, donde el siguiente cálculo tiene que esperar a que se complete el cálculo actual. Este método, aunque es simple y tiene una baja complejidad del sistema, es difícil de escalar a una base de usuarios de nivel de Internet. Cambiar a una máquina virtual de CPU multinúcleo puede procesar múltiples transacciones simultáneamente, aumentando significativamente el rendimiento.
La ejecución en paralelo presenta algunos desafíos de ingeniería, como manejar situaciones de escritura de transacciones concurrentes en el mismo contrato inteligente. Es necesario diseñar nuevos mecanismos para resolver estos conflictos. La ejecución en paralelo de contratos inteligentes no relacionados puede aumentar el rendimiento de manera proporcional al número de hilos de procesamiento paralelo.
Innovación en el EVM paralelo
EVM paralelo representa una serie de innovaciones destinadas a optimizar la capa de ejecución del sistema blockchain. Tomando como ejemplo un proyecto, sus innovaciones clave incluyen:
Ejecución de transacciones en paralelo: se utiliza un algoritmo de ejecución paralela optimista que permite procesar múltiples transacciones simultáneamente. Este método comienza las transacciones desde el mismo estado inicial, rastrea las entradas y salidas, y genera resultados temporales para cada transacción. Se decide si ejecutar la siguiente transacción comprobando si las entradas de la siguiente transacción están relacionadas con las salidas de la transacción que se está procesando actualmente.
Ejecución diferida: En el mecanismo de consenso, los nodos pueden alcanzar un orden formal de las transacciones sin que sea necesario que el nodo principal o los nodos de validación ejecuten las transacciones. Al principio, el nodo principal ordena las transacciones y alcanza un consenso secuencial entre los nodos. La ejecución se pospone a un canal independiente, maximizando el tiempo de bloque y mejorando la eficiencia general de la ejecución.
Base de datos de estado personalizada: optimiza el almacenamiento y acceso al estado al almacenar directamente el árbol de Merkle en SSD. Este enfoque minimiza el efecto de amplificación de lectura, mejora la velocidad de acceso al estado y hace que la ejecución de contratos inteligentes sea más rápida y eficiente.
Mecanismo de consenso de alto rendimiento: una versión mejorada del mecanismo de consenso HotStuff, que admite la sincronización entre cientos de nodos distribuidos globalmente, con una complejidad de comunicación lineal. Utiliza fases de votación en paralelo, lo que permite que diferentes etapas del proceso de votación se superpongan, reduciendo la latencia y mejorando la eficiencia del consenso.
Desafíos y consideraciones
Los EVM paralelos enfrentan dos desafíos principales: la captura del valor de ingeniería a largo plazo de Ethereum y la centralización de nodos. Aunque la fase de desarrollo actual no se ha abierto completamente para proteger la propiedad intelectual, estos detalles se revelarán finalmente al iniciar la red de prueba y la red principal, enfrentando el riesgo de ser absorbidos por Ethereum u otras blockchains. El rápido desarrollo del ecosistema será clave para mantener la ventaja competitiva.
La centralización de nodos es un desafío para todas las blockchains de alto rendimiento, y se necesita lograr un equilibrio en el "dilema de trilema de blockchain". Indicadores como "TPS según los requisitos de hardware" pueden ayudar a comparar la eficiencia de las blockchains bajo condiciones de hardware específicas, ya que unos requisitos de hardware más bajos pueden habilitar más nodos descentralizados.
El panorama de EVM paralelo
El patrón EVM en paralelo incluye múltiples proyectos, algunos son blockchains de Capa 1, otros pueden ser soluciones de Capa 2. Algunos proyectos se basan en otras redes, y también hay desarrollo de clientes de código abierto.
Actualmente, las redes EVM paralelas existentes se pueden dividir en tres categorías:
Redes Layer 1 compatibles con EVM mejoradas mediante tecnología de ejecución paralela: estas redes no adoptaron inicialmente la ejecución paralela, sino que se actualizaron a través de iteraciones tecnológicas para soportar EVM paralela.
Red Layer 1 compatible con EVM que utiliza tecnología de ejecución paralela desde el principio.
Redes Layer 2 que utilizan tecnología de ejecución paralela no EVM: estas incluyen cadenas compatibles con EVM Layer 2 orientadas a la escalabilidad. Estas redes abstraen el EVM en módulos de ejecución intercambiables, permitiendo seleccionar la mejor "capa de ejecución VM" según sea necesario, lo que permite la capacidad de paralelismo.
Conclusión
Con el desarrollo de la tecnología blockchain, es igualmente importante prestar atención a la capa de ejecución y a los algoritmos de consenso para lograr un alto rendimiento. Innovaciones como la EVM paralela ofrecen soluciones prometedoras para aumentar el rendimiento y la eficiencia, haciendo que la blockchain sea más escalable y capaz de soportar una amplia base de usuarios. El desarrollo e implementación de estas tecnologías darán forma al futuro del ecosistema blockchain, impulsando avances y aplicaciones adicionales en el campo.