O desenvolvimento de contratos inteligentes é uma habilidade básica para engenheiros de blockchain. Os desenvolvedores geralmente utilizam Solidity ou outras linguagens de alto nível para implementar a lógica de negócios. No entanto, a EVM não consegue interpretar diretamente o código Solidity, sendo necessário compilá-lo em uma linguagem de baixo nível executável pela máquina virtual ( código de operação/código de bytes ). Atualmente, já existem ferramentas que podem automatizar esse processo de conversão, aliviando a carga dos desenvolvedores em entender os detalhes da compilação.
Embora a compilação introduza alguma sobrecarga adicional, engenheiros familiarizados com codificação de baixo nível podem escrever a lógica do programa diretamente em Solidity usando códigos de operação, para alcançar a máxima eficiência e reduzir o consumo de gas. Por exemplo, o protocolo de negociação de uma conhecida plataforma de negociação de NFT utiliza amplamente a montagem inline para minimizar os custos de gas dos usuários.
Diferenças de desempenho da EVM: padrão e implementação
EVM( também é conhecido como "camada de execução" ), que é o local onde os códigos de operação dos contratos inteligentes compilados são finalmente executados. O bytecode definido pelo EVM tornou-se um padrão da indústria. Seja para redes Layer 2 do Ethereum ou outras blockchains independentes, a compatibilidade com o padrão EVM permite que os desenvolvedores implantem contratos inteligentes de forma eficiente em várias redes.
Apesar de seguir o padrão de bytecode EVM, a implementação específica da máquina virtual pode variar bastante. Por exemplo, um cliente do Ethereum implementou o padrão EVM na linguagem Go, enquanto outra equipe da Fundação Ethereum mantém uma implementação em C++. Essa diversidade possibilita diferentes otimizações de engenharia e implementações personalizadas.
Tecnologia EVM Paralela
Historicamente, a comunidade de blockchain concentrou-se principalmente na inovação dos algoritmos de consenso, e alguns projetos conhecidos são mais famosos por seus mecanismos de consenso do que por sua camada de execução. Embora esses projetos também tenham inovações na camada de execução, seu desempenho é frequentemente mal interpretado como sendo originado apenas dos algoritmos de consenso.
Na verdade, blockchains de alto desempenho necessitam da combinação de algoritmos de consenso inovadores e de uma camada de execução otimizada, semelhante à teoria do barril. Para blockchains EVM que apenas melhoram o algoritmo de consenso, o aumento de desempenho geralmente requer hardware de nós mais robusto. Por exemplo, uma conhecida blockchain inteligente, sob um limite de gas de 2000 TPS, processa blocos e precisa de máquinas com configuração muito superior à de um nó completo do Ethereum. Embora uma certa solução de escalonamento Layer 2 suporte teoricamente até 1000 TPS, o desempenho real muitas vezes fica abaixo do esperado.
Demanda por processamento paralelo
Na maioria dos sistemas de blockchain, as transações são executadas em ordem, semelhante a um CPU de núcleo único, onde o próximo cálculo deve aguardar a conclusão do cálculo atual para começar. Embora este método seja simples e tenha baixa complexidade de sistema, é difícil de escalar para uma base de usuários em nível de internet. A transição para uma máquina virtual de CPU multicore pode processar várias transações simultaneamente, aumentando significativamente a taxa de transferência.
A execução paralela trouxe alguns desafios de engenharia, como lidar com transações concorrentes que escrevem no mesmo contrato inteligente. É necessário projetar novos mecanismos para resolver esses conflitos. A execução paralela de contratos inteligentes não relacionados pode aumentar a taxa de transferência proporcionalmente ao número de threads de processamento paralelo.
inovação do EVM paralelo
A EVM paralela representa uma série de inovações destinadas a otimizar a camada de execução dos sistemas de blockchain. Tomando um projeto como exemplo, as suas inovações-chave incluem:
Execução de transações em paralelo: utiliza um algoritmo de execução otimista em paralelo, permitindo que várias transações sejam processadas simultaneamente. Este método inicia transações a partir do mesmo estado inicial, rastreando entradas e saídas, gerando resultados temporários para cada transação. Através da verificação se as entradas da próxima transação estão relacionadas com as saídas da transação atualmente em processamento, decide-se se a próxima transação deve ser executada.
Execução com atraso: No mecanismo de consenso, os nós podem alcançar uma ordenação formal das transações sem que o nó principal ou os nós de validação executem as transações. Inicialmente, o nó principal ordena as transações e alcança um consenso de sequência entre os nós. A execução é adiada para um canal independente, maximizando o tempo de bloco e aprimorando a eficiência geral da execução.
Banco de dados de estado personalizado: otimiza o armazenamento e o acesso ao estado armazenando diretamente a árvore Merkle no SSD. Este método minimiza o efeito de amplificação de leitura, aumentando a velocidade de acesso ao estado, tornando a execução de contratos inteligentes mais rápida e eficiente.
Mecanismo de consenso de alto desempenho: versão melhorada do mecanismo de consenso HotStuff, suporta a sincronização entre centenas de nós distribuídos globalmente, com complexidade de comunicação linear. Usa etapas de votação em pipeline, permitindo que diferentes fases do processo de votação ocorram de forma sobreposta, reduzindo a latência e aumentando a eficiência do consenso.
Desafios e Considerações
O EVM paralelo enfrenta dois grandes desafios: a captura de valor de engenharia a longo prazo do Ethereum e a centralização dos nós. Embora a fase de desenvolvimento atual ainda não esteja completamente open source para proteger a propriedade intelectual, esses detalhes eventualmente serão divulgados quando a rede de teste e a rede principal forem lançadas, enfrentando o risco de serem absorvidos pelo Ethereum ou outras blockchains. O rápido desenvolvimento do ecossistema será a chave para manter a vantagem competitiva.
A centralização dos nós é um desafio para todas as blockchains de alto desempenho, sendo necessário encontrar um equilíbrio na "tríade difícil do blockchain". Indicadores como "TPS por requisitos de hardware" podem ajudar a comparar a eficiência das blockchains em condições específicas de hardware, uma vez que requisitos de hardware mais baixos podem permitir a ativação de mais nós descentralizados.
O padrão EVM paralelo
O padrão EVM paralelo inclui vários projetos, alguns são blockchains de Layer 1, outros podem ser soluções de Layer 2. Alguns projetos são baseados em outras redes, além do desenvolvimento de clientes de código aberto.
Atualmente, as redes EVM paralelas existentes podem ser divididas em três categorias:
Rede Layer 1 compatível com EVM atualizada por tecnologia de execução paralela: essas redes inicialmente não adotavam a execução paralela, mas foram atualizadas por iteração tecnológica para suportar EVM paralela.
Uma rede Layer 1 compatível com EVM que utiliza tecnologia de execução paralela desde o início.
Redes Layer 2 que utilizam tecnologia de execução paralela não EVM: isso inclui cadeias compatíveis com EVM Layer 2 orientadas para expansão. Essas redes abstraem a EVM em módulos de execução plugáveis, permitindo a seleção da melhor "camada de execução VM" conforme necessário, possibilitando a capacidade paralela.
Conclusão
Com o desenvolvimento da tecnologia blockchain, é igualmente importante prestar atenção ao nível de execução e aos algoritmos de consenso, a fim de alcançar alta performance. Inovações como a EVM paralela oferecem soluções promissoras para aumentar a capacidade de processamento e eficiência, tornando a blockchain mais escalável e capaz de suportar uma ampla gama de usuários. O desenvolvimento e a implementação dessas tecnologias moldarão o futuro do ecossistema blockchain, impulsionando o progresso e a aplicação adicional neste campo.
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TeaTimeTrader
· 07-15 11:41
Fazer EVM paralelo? Relacionado ao solidity e coisas assim, realmente dá dor de cabeça.
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HashBard
· 07-14 04:07
a escalabilidade do evm é poesia em movimento... mas o processamento paralelo? agora isso é realmente um movimento de cérebro galáctico fr fr
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NFTArchaeologis
· 07-14 03:55
A medida digital na cadeia, como o bronze na arqueologia... a arte da camada de execução do Ethereum é realmente sublime~
Tecnologia EVM Paralela: Inovações e Desafios na Camada de Execução do Blockchain
Máquina Virtual Ethereum EVM
EVM e Solidity
O desenvolvimento de contratos inteligentes é uma habilidade básica para engenheiros de blockchain. Os desenvolvedores geralmente utilizam Solidity ou outras linguagens de alto nível para implementar a lógica de negócios. No entanto, a EVM não consegue interpretar diretamente o código Solidity, sendo necessário compilá-lo em uma linguagem de baixo nível executável pela máquina virtual ( código de operação/código de bytes ). Atualmente, já existem ferramentas que podem automatizar esse processo de conversão, aliviando a carga dos desenvolvedores em entender os detalhes da compilação.
Embora a compilação introduza alguma sobrecarga adicional, engenheiros familiarizados com codificação de baixo nível podem escrever a lógica do programa diretamente em Solidity usando códigos de operação, para alcançar a máxima eficiência e reduzir o consumo de gas. Por exemplo, o protocolo de negociação de uma conhecida plataforma de negociação de NFT utiliza amplamente a montagem inline para minimizar os custos de gas dos usuários.
Diferenças de desempenho da EVM: padrão e implementação
EVM( também é conhecido como "camada de execução" ), que é o local onde os códigos de operação dos contratos inteligentes compilados são finalmente executados. O bytecode definido pelo EVM tornou-se um padrão da indústria. Seja para redes Layer 2 do Ethereum ou outras blockchains independentes, a compatibilidade com o padrão EVM permite que os desenvolvedores implantem contratos inteligentes de forma eficiente em várias redes.
Apesar de seguir o padrão de bytecode EVM, a implementação específica da máquina virtual pode variar bastante. Por exemplo, um cliente do Ethereum implementou o padrão EVM na linguagem Go, enquanto outra equipe da Fundação Ethereum mantém uma implementação em C++. Essa diversidade possibilita diferentes otimizações de engenharia e implementações personalizadas.
Tecnologia EVM Paralela
Historicamente, a comunidade de blockchain concentrou-se principalmente na inovação dos algoritmos de consenso, e alguns projetos conhecidos são mais famosos por seus mecanismos de consenso do que por sua camada de execução. Embora esses projetos também tenham inovações na camada de execução, seu desempenho é frequentemente mal interpretado como sendo originado apenas dos algoritmos de consenso.
Na verdade, blockchains de alto desempenho necessitam da combinação de algoritmos de consenso inovadores e de uma camada de execução otimizada, semelhante à teoria do barril. Para blockchains EVM que apenas melhoram o algoritmo de consenso, o aumento de desempenho geralmente requer hardware de nós mais robusto. Por exemplo, uma conhecida blockchain inteligente, sob um limite de gas de 2000 TPS, processa blocos e precisa de máquinas com configuração muito superior à de um nó completo do Ethereum. Embora uma certa solução de escalonamento Layer 2 suporte teoricamente até 1000 TPS, o desempenho real muitas vezes fica abaixo do esperado.
Demanda por processamento paralelo
Na maioria dos sistemas de blockchain, as transações são executadas em ordem, semelhante a um CPU de núcleo único, onde o próximo cálculo deve aguardar a conclusão do cálculo atual para começar. Embora este método seja simples e tenha baixa complexidade de sistema, é difícil de escalar para uma base de usuários em nível de internet. A transição para uma máquina virtual de CPU multicore pode processar várias transações simultaneamente, aumentando significativamente a taxa de transferência.
A execução paralela trouxe alguns desafios de engenharia, como lidar com transações concorrentes que escrevem no mesmo contrato inteligente. É necessário projetar novos mecanismos para resolver esses conflitos. A execução paralela de contratos inteligentes não relacionados pode aumentar a taxa de transferência proporcionalmente ao número de threads de processamento paralelo.
inovação do EVM paralelo
A EVM paralela representa uma série de inovações destinadas a otimizar a camada de execução dos sistemas de blockchain. Tomando um projeto como exemplo, as suas inovações-chave incluem:
Execução de transações em paralelo: utiliza um algoritmo de execução otimista em paralelo, permitindo que várias transações sejam processadas simultaneamente. Este método inicia transações a partir do mesmo estado inicial, rastreando entradas e saídas, gerando resultados temporários para cada transação. Através da verificação se as entradas da próxima transação estão relacionadas com as saídas da transação atualmente em processamento, decide-se se a próxima transação deve ser executada.
Execução com atraso: No mecanismo de consenso, os nós podem alcançar uma ordenação formal das transações sem que o nó principal ou os nós de validação executem as transações. Inicialmente, o nó principal ordena as transações e alcança um consenso de sequência entre os nós. A execução é adiada para um canal independente, maximizando o tempo de bloco e aprimorando a eficiência geral da execução.
Banco de dados de estado personalizado: otimiza o armazenamento e o acesso ao estado armazenando diretamente a árvore Merkle no SSD. Este método minimiza o efeito de amplificação de leitura, aumentando a velocidade de acesso ao estado, tornando a execução de contratos inteligentes mais rápida e eficiente.
Mecanismo de consenso de alto desempenho: versão melhorada do mecanismo de consenso HotStuff, suporta a sincronização entre centenas de nós distribuídos globalmente, com complexidade de comunicação linear. Usa etapas de votação em pipeline, permitindo que diferentes fases do processo de votação ocorram de forma sobreposta, reduzindo a latência e aumentando a eficiência do consenso.
Desafios e Considerações
O EVM paralelo enfrenta dois grandes desafios: a captura de valor de engenharia a longo prazo do Ethereum e a centralização dos nós. Embora a fase de desenvolvimento atual ainda não esteja completamente open source para proteger a propriedade intelectual, esses detalhes eventualmente serão divulgados quando a rede de teste e a rede principal forem lançadas, enfrentando o risco de serem absorvidos pelo Ethereum ou outras blockchains. O rápido desenvolvimento do ecossistema será a chave para manter a vantagem competitiva.
A centralização dos nós é um desafio para todas as blockchains de alto desempenho, sendo necessário encontrar um equilíbrio na "tríade difícil do blockchain". Indicadores como "TPS por requisitos de hardware" podem ajudar a comparar a eficiência das blockchains em condições específicas de hardware, uma vez que requisitos de hardware mais baixos podem permitir a ativação de mais nós descentralizados.
O padrão EVM paralelo
O padrão EVM paralelo inclui vários projetos, alguns são blockchains de Layer 1, outros podem ser soluções de Layer 2. Alguns projetos são baseados em outras redes, além do desenvolvimento de clientes de código aberto.
Atualmente, as redes EVM paralelas existentes podem ser divididas em três categorias:
Rede Layer 1 compatível com EVM atualizada por tecnologia de execução paralela: essas redes inicialmente não adotavam a execução paralela, mas foram atualizadas por iteração tecnológica para suportar EVM paralela.
Uma rede Layer 1 compatível com EVM que utiliza tecnologia de execução paralela desde o início.
Redes Layer 2 que utilizam tecnologia de execução paralela não EVM: isso inclui cadeias compatíveis com EVM Layer 2 orientadas para expansão. Essas redes abstraem a EVM em módulos de execução plugáveis, permitindo a seleção da melhor "camada de execução VM" conforme necessário, possibilitando a capacidade paralela.
Conclusão
Com o desenvolvimento da tecnologia blockchain, é igualmente importante prestar atenção ao nível de execução e aos algoritmos de consenso, a fim de alcançar alta performance. Inovações como a EVM paralela oferecem soluções promissoras para aumentar a capacidade de processamento e eficiência, tornando a blockchain mais escalável e capaz de suportar uma ampla gama de usuários. O desenvolvimento e a implementação dessas tecnologias moldarão o futuro do ecossistema blockchain, impulsionando o progresso e a aplicação adicional neste campo.