Ethereum Sanal Makinesi EVM

Ethereum Sanal Makinesi ve Solidity

Akıllı sözleşme geliştirme, blokzincir mühendislerinin temel becerisidir. Geliştiriciler genellikle iş mantığını gerçekleştirmek için Solidity veya diğer yüksek seviyeli dilleri kullanır. Ancak EVM, Solidity kodunu doğrudan çözemez, bunun yerine sanal makine tarafından çalıştırılabilir düşük seviyeli dile ( opcode/bytecode ) derlenmesi gerekir. Şu anda bu dönüşüm sürecini otomatik olarak gerçekleştirebilen araçlar mevcuttur ve bu, geliştiricilerin derleme detaylarını anlamakla ilgili yükünü hafifletmektedir.

Derleme bazı ek yükler getirse de, düşük seviyeli kodlamaya aşina mühendisler, en yüksek verimlilik sağlamak ve gaz tüketimini azaltmak için Solidity'de işlem kodunu kullanarak program mantığı yazabilirler. Örneğin, ünlü bir NFT ticaret platformunun işlem protokolü, kullanıcıların gaz maliyetlerini en aza indirmek için yaygın olarak yerel derleme kullanmaktadır.

EVM Performans Farklılıkları: Standart ve Uygulama

EVM( ayrıca "icra katmanı" olarak da bilinir. ), derlenmiş akıllı sözleşme opcode'larının nihai yürütüldüğü yerdir. EVM tarafından tanımlanan bytecode, endüstri standardı haline gelmiştir. Hem Ethereum Layer 2 ağları hem de diğer bağımsız blok zincirleri için, EVM standardıyla uyumluluk, geliştiricilerin birden fazla ağda akıllı sözleşmeleri verimli bir şekilde dağıtmalarını sağlar.

EVM bytecode standardını takip etmek, sanal makinenin EVM olmasını sağlasa da, belirli uygulama yöntemleri büyük ölçüde farklılık gösterebilir. Örneğin, Ethereum'un bir istemcisi EVM standardını Go diliyle uygularken, Ethereum Vakfı'nın başka bir ekibi C++ uygulamasını sürdürmektedir. Bu çeşitlilik, farklı mühendislik optimizasyonları ve özelleştirilmiş uygulamalar için olanak sağlamaktadır.

Paralel EVM Teknolojisi

Tarihsel olarak, blockchain topluluğu esas olarak konsensüs algoritmalarının yeniliğine odaklanmıştır. Bazı tanınmış projeler, daha çok konsensüs mekanizmalarıyla tanınırken, yürütme katmanıyla değil. Bu projelerin yürütme katmanında da yenilikleri olsa da, performansları genellikle yalnızca konsensüs algoritmasından kaynaklandığı yanlış anlaşılmaktadır.

Aslında, yüksek performanslı blok zincirleri, yenilikçi konsensüs algoritmaları ile optimize edilmiş yürütme katmanlarının bir araya gelmesini gerektirir, bu da bir fıçı teorisine benzer. Sadece konsensüs algoritmasını geliştiren EVM blok zincirleri için, performansı artırmak genellikle daha güçlü düğüm donanımları gerektirir. Örneğin, tanınmış bir akıllı zincir, 2000 TPS'lik gas sınırında blok işlemek için, Ethereum tam düğümünden çok daha yüksek donanıma sahip makineler gerektirmektedir. Her ne kadar bir Layer 2 ölçeklendirme çözümü teorik olarak 1000 TPS'ye kadar desteklese de, gerçek performans genellikle beklentilerin altında kalmaktadır.

Paralel işleme ihtiyacı

Çoğu blok zinciri sisteminde, işlemler sıralı olarak yürütülmektedir, tek çekirdekli CPU'ya benzer, bir sonraki hesaplama, mevcut hesaplama tamamlandıktan sonra başlayabilir. Bu yöntem basit ve sistem karmaşıklığı düşük olsa da, internet ölçeğinde kullanıcı tabanına ölçeklenmesi zordur. Çok çekirdekli CPU ve paralel sanal makineye geçiş, aynı anda birden fazla işlemi işleyebilme imkanı sunarak, iş hacmini önemli ölçüde artırabilir.

Paralel yürütme bazı mühendislik zorlukları getirmiştir, örneğin aynı akıllı sözleşmeye eşzamanlı işlem yazma durumu. Bu çatışmaları çözmek için yeni mekanizmalar tasarlamak gerekmektedir. İlgisiz akıllı sözleşmelerin paralel yürütülmesi, paralel işleme iş parçacığı sayısıyla orantılı olarak verimliliği artırabilir.

Paralel EVM'in Yeniliği

Paralel EVM, blok zinciri sisteminin yürütme katmanını optimize etmeyi amaçlayan bir dizi yeniliği temsil eder. Bir proje örneği olarak, ana yenilikleri şunlardır:

• Paralel işlem yürütme: Optimistik paralel yürütme algoritması kullanılarak, birden fazla işlemin aynı anda işlenmesine izin verilir. Bu yöntem, aynı başlangıç durumundan işlemleri başlatır, girdi ve çıktıları takip eder, her işlem için geçici sonuçlar üretir. Bir sonraki işlemin girdi ve çıktısının, mevcut işlemle ilişkili olup olmadığını kontrol ederek, bir sonraki işlemin yürütülüp yürütülmeyeceğine karar verir.

• Gecikmeli Yürütme: Konsensüs mekanizmasında, düğümlerin işlemleri resmi olarak sıralamak için ana düğüm veya doğrulayıcı düğümün işlemleri yürütmesi gerekmez. Başlangıçta, ana düğüm işlemleri sıralar ve düğümler arasında sıralama üzerinde konsensüs sağlar. Yürütme bağımsız bir kanala ertelenir, blok zamanını en üst düzeye çıkarmak ve genel yürütme verimliliğini artırmak için.

• Özel Durum Veritabanı: Durum depolama ve erişimini optimize etmek için Merkle ağacını doğrudan SSD üzerinde depolayarak. Bu yöntem okuma büyütme etkisini en aza indirir, durum erişim hızını artırır ve akıllı sözleşme yürütmesini daha hızlı ve daha verimli hale getirir.

• Yüksek performanslı konsensüs mekanizması: HotStuff konsensüs mekanizmasının geliştirilmiş bir versiyonu, yüzlerce küresel dağıtım düğümü arasında senkronizasyonu destekler ve doğrusal iletişim karmaşıklığına sahiptir. Farklı aşamaların üst üste binmesine izin veren bir boru hattı oylama aşaması kullanarak, oylama sürecinin farklı aşamaları üst üste gerçekleştirilebilir, gecikmeyi azaltır ve konsensüs verimliliğini artırır.

Zorluklar ve Değerlendirmeler

Paralel EVM, Ethereum'un uzun vadeli mühendislik değerinin yakalanması ve düğüm merkezileşmesi gibi iki ana zorlukla karşı karşıyadır. Mevcut geliştirme aşaması henüz tamamen açık kaynak olmasa da, bu ayrıntılar sonunda test ağı ve ana ağ başlatıldığında açıklanacaktır ve Ethereum veya diğer blok zincirleri tarafından emilme riski ile karşı karşıyadır. Hızlı ekosistem gelişimi, rekabet avantajını korumanın anahtarı olacaktır.

Düğüm merkezileşmesi, tüm yüksek performanslı blok zincirleri için bir zorluktur ve "blok zincirinin üçlü zorluğu" içinde bir denge sağlamayı gerektirir. "Her donanım gereksinimi için TPS" gibi göstergeler, belirli donanım koşulları altında blok zincirinin verimliliğini karşılaştırmaya yardımcı olabilir, çünkü daha düşük donanım gereksinimleri daha fazla merkeziyetsiz düğümün etkinleştirilmesine olanak tanır.

Paralel EVM'nin Durumu

Paralel EVM yapısı, bazıları Layer 1 blok zincirleri, bazıları ise Layer 2 çözümleri olabilen birden fazla projeyi içermektedir. Bazı projeler diğer ağlar üzerine inşa edilmiştir ve açık kaynak istemci geliştirme de bulunmaktadır.

Şu anda mevcut olan paralel EVM ağları üç sınıfa ayrılabilir:

1. Paralel yürütme teknolojisi ile yükseltilen EVM uyumlu Layer 1 ağı: Bu ağlar başlangıçta paralel yürütme kullanmazken, paralel EVM'yi desteklemek için teknolojik iterasyonlarla yükseltilmiştir.

2. Başlangıçtan itibaren paralel yürütme teknolojisini benimseyen EVM uyumlu Layer 1 ağı.

3. EVM dışı paralel yürütme teknolojisini kullanan Layer 2 ağları: Bunlar, ölçeklenmeye yönelik Layer 2 EVM uyumlu zincirleri içerir. Bu ağlar, EVM'yi takılabilir yürütme modüllerine soyutlayarak, ihtiyaç duyulduğunda en iyi "VM yürütme katmanını" seçmeye olanak tanır ve böylece paralel yetenekler sağlar.

Sonuç

Blok zinciri teknolojisinin gelişimi ile birlikte, yüksek performans sağlamak için yürütme katmanı ve konsensüs algoritmasına dikkat etmek de aynı derecede önemlidir. Paralel EVM gibi yenilikler, blok zincirinin daha ölçeklenebilir hale gelmesi ve geniş bir kullanıcı kitlesini desteklemesi için verimliliği ve throughput'u artırmak amacıyla umut verici çözümler sunmaktadır. Bu teknolojilerin gelişimi ve uygulanması, blok zinciri ekosisteminin geleceğini şekillendirecek ve bu alandaki daha ileri ilerlemeleri ve uygulamaları teşvik edecektir.