Phát triển hợp đồng thông minh là kỹ năng cơ bản của kỹ sư blockchain. Các nhà phát triển thường sử dụng Solidity hoặc các ngôn ngữ cấp cao khác để thực hiện logic kinh doanh. Nhưng Máy ảo Ethereum không thể trực tiếp phân tích mã Solidity, cần phải biên dịch nó thành ngôn ngữ cấp thấp có thể thực thi bởi máy ảo ( mã vận hành/mã byte ). Hiện đã có công cụ có thể tự động hoàn thành quá trình chuyển đổi này, giảm bớt gánh nặng cho các nhà phát triển trong việc hiểu chi tiết biên dịch.
Mặc dù biên dịch sẽ tạo ra một số chi phí bổ sung, nhưng các kỹ sư quen thuộc với lập trình cấp thấp có thể trực tiếp sử dụng mã thao tác trong Solidity để viết logic chương trình, nhằm đạt được hiệu suất tối đa và giảm tiêu thụ gas. Ví dụ, giao thức giao dịch của một nền tảng giao dịch NFT nổi tiếng đã sử dụng rộng rãi lắp ráp nội tuyến để tối thiểu hóa chi phí gas của người dùng.
Sự khác biệt về hiệu suất EVM: Tiêu chuẩn và thực hiện
EVM( còn được gọi là "tầng thực thi" ) là nơi cuối cùng thực hiện mã opcode của hợp đồng thông minh đã được biên dịch. Bytecode được định nghĩa bởi EVM đã trở thành tiêu chuẩn trong ngành. Dù được sử dụng cho mạng Layer 2 của Ethereum hay các blockchain độc lập khác, tính tương thích với tiêu chuẩn EVM giúp các nhà phát triển có thể triển khai hợp đồng thông minh một cách hiệu quả trên nhiều mạng.
Mặc dù việc tuân theo tiêu chuẩn bytecode EVM khiến Máy ảo trở thành EVM, nhưng cách thực hiện cụ thể có thể rất khác nhau. Ví dụ, một khách hàng của Ethereum đã triển khai tiêu chuẩn EVM bằng ngôn ngữ Go, trong khi một nhóm khác của Quỹ Ethereum lại duy trì việc triển khai bằng C++. Sự đa dạng này tạo ra khả năng tối ưu hóa và triển khai tùy chỉnh khác nhau.
Công nghệ EVM song song
Trong lịch sử, cộng đồng blockchain chủ yếu tập trung vào sự đổi mới của các thuật toán đồng thuận, một số dự án nổi tiếng hơn nhờ cơ chế đồng thuận của chúng hơn là lớp thực thi. Mặc dù những dự án này cũng có sự đổi mới ở lớp thực thi, nhưng hiệu suất của chúng thường bị hiểu nhầm chỉ xuất phát từ thuật toán đồng thuận.
Trên thực tế, chuỗi khối hiệu suất cao cần sự kết hợp giữa thuật toán đồng thuận đổi mới và lớp thực thi tối ưu, tương tự như lý thuyết thùng gỗ. Đối với các chuỗi khối EVM chỉ cải tiến thuật toán đồng thuận, việc nâng cao hiệu suất thường đòi hỏi phần cứng nút mạnh mẽ hơn. Ví dụ, một chuỗi thông minh nổi tiếng xử lý khối dưới giới hạn gas 2000 TPS, cần cấu hình máy móc cao hơn nhiều so với nút đầy đủ Ethereum. Mặc dù một giải pháp mở rộng Layer 2 nào đó lý thuyết hỗ trợ lên đến 1000 TPS, nhưng hiệu suất thực tế thường thấp hơn mong đợi.
Nhu cầu xử lý song song
Trong hầu hết các hệ thống blockchain, giao dịch được thực hiện theo thứ tự, giống như CPU đơn nhân, phép toán tiếp theo phải chờ phép toán hiện tại hoàn thành mới có thể bắt đầu. Phương pháp này tuy đơn giản và độ phức tạp của hệ thống thấp, nhưng khó mở rộng đến cơ sở người dùng cấp internet. Chuyển sang máy ảo đa nhân có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc, tăng đáng kể thông lượng.
Việc thực thi song song mang lại một số thách thức kỹ thuật, chẳng hạn như xử lý các giao dịch đồng thời ghi vào cùng một hợp đồng thông minh. Cần thiết phải thiết kế các cơ chế mới để giải quyết những xung đột này. Việc thực thi song song các hợp đồng thông minh không liên quan có thể tăng thông lượng tỷ lệ với số lượng luồng xử lý song song.
Sự đổi mới EVM song song
EVM song song đại diện cho một loạt các đổi mới nhằm tối ưu hóa lớp thực thi của hệ thống blockchain. Lấy một dự án làm ví dụ, những đổi mới then chốt của nó bao gồm:
Thực thi giao dịch song song: Áp dụng thuật toán thực thi song song lạc quan, cho phép nhiều giao dịch được xử lý đồng thời. Phương pháp này bắt đầu giao dịch từ cùng một trạng thái ban đầu, theo dõi đầu vào và đầu ra, tạo ra kết quả tạm thời cho mỗi giao dịch. Bằng cách kiểm tra xem đầu vào của giao dịch tiếp theo có liên quan đến đầu ra của giao dịch đang xử lý hiện tại hay không để quyết định xem có thực hiện giao dịch tiếp theo hay không.
Thực thi trì hoãn: Trong cơ chế đồng thuận, các nút không cần nút chính hoặc nút xác thực để thực hiện giao dịch mà vẫn có thể đạt được thứ tự chính thức cho giao dịch. Ban đầu, nút chính sắp xếp giao dịch và đạt được sự đồng thuận thứ tự giữa các nút. Việc thực hiện được trì hoãn đến kênh độc lập, tối đa hóa thời gian khối và nâng cao hiệu quả thực thi tổng thể.
Cơ sở dữ liệu trạng thái tùy chỉnh: Tối ưu hóa việc lưu trữ và truy cập trạng thái bằng cách lưu trực tiếp cây Merkle trên SSD. Phương pháp này giảm thiểu hiệu ứng đọc mở rộng, cải thiện tốc độ truy cập trạng thái, giúp việc thực thi hợp đồng thông minh nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Cơ chế đồng thuận hiệu suất cao: Phiên bản cải tiến của cơ chế đồng thuận HotStuff, hỗ trợ đồng bộ giữa hàng trăm nút phân phối toàn cầu, với độ phức tạp giao tiếp tuyến tính. Sử dụng giai đoạn bỏ phiếu theo đường ống, cho phép các giai đoạn khác nhau của quá trình bỏ phiếu có thể diễn ra chồng chéo, giảm độ trễ, nâng cao hiệu quả đồng thuận.
Thách thức và xem xét
EVM song song đang đối mặt với hai thách thức chính: việc thu hút giá trị kỹ thuật lâu dài của Ethereum và sự tập trung hóa của các nút mạng. Mặc dù giai đoạn phát triển hiện tại chưa hoàn toàn mã nguồn mở để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ, nhưng những chi tiết này cuối cùng sẽ được tiết lộ khi mạng thử nghiệm và mạng chính được khởi động, đối mặt với rủi ro bị Ethereum hoặc các blockchain khác hấp thụ. Sự phát triển nhanh chóng của hệ sinh thái sẽ là chìa khóa để duy trì lợi thế cạnh tranh.
Sự tập trung hóa nút là một thách thức đối với tất cả các chuỗi khối hiệu suất cao, cần đạt được sự cân bằng trong "tam khó khăn của chuỗi khối". Các chỉ số như "TPS yêu cầu phần cứng" có thể giúp so sánh hiệu quả của chuỗi khối dưới các điều kiện phần cứng cụ thể, vì yêu cầu phần cứng thấp hơn có thể kích hoạt nhiều nút phi tập trung hơn.
Cấu trúc EVM song song
Mô hình EVM song song bao gồm nhiều dự án, một số là blockchain Layer 1, một số có thể là giải pháp Layer 2. Một số dự án dựa trên các mạng khác, còn có phát triển khách hàng mã nguồn mở.
Hiện tại, các mạng EVM song song hiện có có thể được chia thành ba loại:
Mạng Layer 1 tương thích EVM được nâng cấp bằng công nghệ thực thi song song: Những mạng này ban đầu không sử dụng thực thi song song, mà được nâng cấp qua các vòng lặp công nghệ để hỗ trợ EVM song song.
Mạng Layer 1 tương thích EVM áp dụng công nghệ thực thi song song ngay từ đầu.
Mạng Layer 2 sử dụng công nghệ thực thi song song không phải EVM: Những mạng này bao gồm các chuỗi Layer 2 tương thích EVM hướng tới mở rộng. Những mạng này trừu tượng hóa EVM thành các mô-đun thực thi có thể cắm vào, cho phép lựa chọn "tầng thực thi VM" tốt nhất theo nhu cầu, từ đó đạt được khả năng thực thi song song.
Kết luận
Với sự phát triển của công nghệ blockchain, việc chú ý đến tầng thực thi và thuật toán đồng thuận cũng quan trọng không kém để đạt được hiệu suất cao. Những đổi mới như EVM song song cung cấp các giải pháp đầy hứa hẹn nhằm tăng cường thông lượng và hiệu quả, khiến blockchain có khả năng mở rộng hơn và có thể hỗ trợ một lượng lớn người dùng. Sự phát triển và triển khai của những công nghệ này sẽ định hình tương lai của hệ sinh thái blockchain, thúc đẩy sự tiến bộ và ứng dụng trong lĩnh vực này.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
19 thích
Phần thưởng
19
4
Chia sẻ
Bình luận
0/400
TeaTimeTrader
· 07-15 11:41
Làm EVM song song? Liên quan đến solidity gì đó, thật đau đầu.
Xem bản gốcTrả lời0
HashBard
· 07-14 04:07
mở rộng evm là thơ trong chuyển động... nhưng xử lý song song? đó mới thực sự là bước đi thiên hà não thật sự fr fr
Xem bản gốcTrả lời0
NFTArchaeologis
· 07-14 03:55
Số liệu trên chuỗi số, như đồ đồng trong khảo cổ... Tính nghệ thuật của lớp thực thi Ethereum thực sự tinh xảo~
Công nghệ EVM song song: Đổi mới và thách thức của lớp thực thi Blockchain
Máy ảo Ethereum EVM
Máy ảo Ethereum và Solidity
Phát triển hợp đồng thông minh là kỹ năng cơ bản của kỹ sư blockchain. Các nhà phát triển thường sử dụng Solidity hoặc các ngôn ngữ cấp cao khác để thực hiện logic kinh doanh. Nhưng Máy ảo Ethereum không thể trực tiếp phân tích mã Solidity, cần phải biên dịch nó thành ngôn ngữ cấp thấp có thể thực thi bởi máy ảo ( mã vận hành/mã byte ). Hiện đã có công cụ có thể tự động hoàn thành quá trình chuyển đổi này, giảm bớt gánh nặng cho các nhà phát triển trong việc hiểu chi tiết biên dịch.
Mặc dù biên dịch sẽ tạo ra một số chi phí bổ sung, nhưng các kỹ sư quen thuộc với lập trình cấp thấp có thể trực tiếp sử dụng mã thao tác trong Solidity để viết logic chương trình, nhằm đạt được hiệu suất tối đa và giảm tiêu thụ gas. Ví dụ, giao thức giao dịch của một nền tảng giao dịch NFT nổi tiếng đã sử dụng rộng rãi lắp ráp nội tuyến để tối thiểu hóa chi phí gas của người dùng.
Sự khác biệt về hiệu suất EVM: Tiêu chuẩn và thực hiện
EVM( còn được gọi là "tầng thực thi" ) là nơi cuối cùng thực hiện mã opcode của hợp đồng thông minh đã được biên dịch. Bytecode được định nghĩa bởi EVM đã trở thành tiêu chuẩn trong ngành. Dù được sử dụng cho mạng Layer 2 của Ethereum hay các blockchain độc lập khác, tính tương thích với tiêu chuẩn EVM giúp các nhà phát triển có thể triển khai hợp đồng thông minh một cách hiệu quả trên nhiều mạng.
Mặc dù việc tuân theo tiêu chuẩn bytecode EVM khiến Máy ảo trở thành EVM, nhưng cách thực hiện cụ thể có thể rất khác nhau. Ví dụ, một khách hàng của Ethereum đã triển khai tiêu chuẩn EVM bằng ngôn ngữ Go, trong khi một nhóm khác của Quỹ Ethereum lại duy trì việc triển khai bằng C++. Sự đa dạng này tạo ra khả năng tối ưu hóa và triển khai tùy chỉnh khác nhau.
Công nghệ EVM song song
Trong lịch sử, cộng đồng blockchain chủ yếu tập trung vào sự đổi mới của các thuật toán đồng thuận, một số dự án nổi tiếng hơn nhờ cơ chế đồng thuận của chúng hơn là lớp thực thi. Mặc dù những dự án này cũng có sự đổi mới ở lớp thực thi, nhưng hiệu suất của chúng thường bị hiểu nhầm chỉ xuất phát từ thuật toán đồng thuận.
Trên thực tế, chuỗi khối hiệu suất cao cần sự kết hợp giữa thuật toán đồng thuận đổi mới và lớp thực thi tối ưu, tương tự như lý thuyết thùng gỗ. Đối với các chuỗi khối EVM chỉ cải tiến thuật toán đồng thuận, việc nâng cao hiệu suất thường đòi hỏi phần cứng nút mạnh mẽ hơn. Ví dụ, một chuỗi thông minh nổi tiếng xử lý khối dưới giới hạn gas 2000 TPS, cần cấu hình máy móc cao hơn nhiều so với nút đầy đủ Ethereum. Mặc dù một giải pháp mở rộng Layer 2 nào đó lý thuyết hỗ trợ lên đến 1000 TPS, nhưng hiệu suất thực tế thường thấp hơn mong đợi.
Nhu cầu xử lý song song
Trong hầu hết các hệ thống blockchain, giao dịch được thực hiện theo thứ tự, giống như CPU đơn nhân, phép toán tiếp theo phải chờ phép toán hiện tại hoàn thành mới có thể bắt đầu. Phương pháp này tuy đơn giản và độ phức tạp của hệ thống thấp, nhưng khó mở rộng đến cơ sở người dùng cấp internet. Chuyển sang máy ảo đa nhân có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc, tăng đáng kể thông lượng.
Việc thực thi song song mang lại một số thách thức kỹ thuật, chẳng hạn như xử lý các giao dịch đồng thời ghi vào cùng một hợp đồng thông minh. Cần thiết phải thiết kế các cơ chế mới để giải quyết những xung đột này. Việc thực thi song song các hợp đồng thông minh không liên quan có thể tăng thông lượng tỷ lệ với số lượng luồng xử lý song song.
Sự đổi mới EVM song song
EVM song song đại diện cho một loạt các đổi mới nhằm tối ưu hóa lớp thực thi của hệ thống blockchain. Lấy một dự án làm ví dụ, những đổi mới then chốt của nó bao gồm:
Thực thi giao dịch song song: Áp dụng thuật toán thực thi song song lạc quan, cho phép nhiều giao dịch được xử lý đồng thời. Phương pháp này bắt đầu giao dịch từ cùng một trạng thái ban đầu, theo dõi đầu vào và đầu ra, tạo ra kết quả tạm thời cho mỗi giao dịch. Bằng cách kiểm tra xem đầu vào của giao dịch tiếp theo có liên quan đến đầu ra của giao dịch đang xử lý hiện tại hay không để quyết định xem có thực hiện giao dịch tiếp theo hay không.
Thực thi trì hoãn: Trong cơ chế đồng thuận, các nút không cần nút chính hoặc nút xác thực để thực hiện giao dịch mà vẫn có thể đạt được thứ tự chính thức cho giao dịch. Ban đầu, nút chính sắp xếp giao dịch và đạt được sự đồng thuận thứ tự giữa các nút. Việc thực hiện được trì hoãn đến kênh độc lập, tối đa hóa thời gian khối và nâng cao hiệu quả thực thi tổng thể.
Cơ sở dữ liệu trạng thái tùy chỉnh: Tối ưu hóa việc lưu trữ và truy cập trạng thái bằng cách lưu trực tiếp cây Merkle trên SSD. Phương pháp này giảm thiểu hiệu ứng đọc mở rộng, cải thiện tốc độ truy cập trạng thái, giúp việc thực thi hợp đồng thông minh nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Cơ chế đồng thuận hiệu suất cao: Phiên bản cải tiến của cơ chế đồng thuận HotStuff, hỗ trợ đồng bộ giữa hàng trăm nút phân phối toàn cầu, với độ phức tạp giao tiếp tuyến tính. Sử dụng giai đoạn bỏ phiếu theo đường ống, cho phép các giai đoạn khác nhau của quá trình bỏ phiếu có thể diễn ra chồng chéo, giảm độ trễ, nâng cao hiệu quả đồng thuận.
Thách thức và xem xét
EVM song song đang đối mặt với hai thách thức chính: việc thu hút giá trị kỹ thuật lâu dài của Ethereum và sự tập trung hóa của các nút mạng. Mặc dù giai đoạn phát triển hiện tại chưa hoàn toàn mã nguồn mở để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ, nhưng những chi tiết này cuối cùng sẽ được tiết lộ khi mạng thử nghiệm và mạng chính được khởi động, đối mặt với rủi ro bị Ethereum hoặc các blockchain khác hấp thụ. Sự phát triển nhanh chóng của hệ sinh thái sẽ là chìa khóa để duy trì lợi thế cạnh tranh.
Sự tập trung hóa nút là một thách thức đối với tất cả các chuỗi khối hiệu suất cao, cần đạt được sự cân bằng trong "tam khó khăn của chuỗi khối". Các chỉ số như "TPS yêu cầu phần cứng" có thể giúp so sánh hiệu quả của chuỗi khối dưới các điều kiện phần cứng cụ thể, vì yêu cầu phần cứng thấp hơn có thể kích hoạt nhiều nút phi tập trung hơn.
Cấu trúc EVM song song
Mô hình EVM song song bao gồm nhiều dự án, một số là blockchain Layer 1, một số có thể là giải pháp Layer 2. Một số dự án dựa trên các mạng khác, còn có phát triển khách hàng mã nguồn mở.
Hiện tại, các mạng EVM song song hiện có có thể được chia thành ba loại:
Mạng Layer 1 tương thích EVM được nâng cấp bằng công nghệ thực thi song song: Những mạng này ban đầu không sử dụng thực thi song song, mà được nâng cấp qua các vòng lặp công nghệ để hỗ trợ EVM song song.
Mạng Layer 1 tương thích EVM áp dụng công nghệ thực thi song song ngay từ đầu.
Mạng Layer 2 sử dụng công nghệ thực thi song song không phải EVM: Những mạng này bao gồm các chuỗi Layer 2 tương thích EVM hướng tới mở rộng. Những mạng này trừu tượng hóa EVM thành các mô-đun thực thi có thể cắm vào, cho phép lựa chọn "tầng thực thi VM" tốt nhất theo nhu cầu, từ đó đạt được khả năng thực thi song song.
Kết luận
Với sự phát triển của công nghệ blockchain, việc chú ý đến tầng thực thi và thuật toán đồng thuận cũng quan trọng không kém để đạt được hiệu suất cao. Những đổi mới như EVM song song cung cấp các giải pháp đầy hứa hẹn nhằm tăng cường thông lượng và hiệu quả, khiến blockchain có khả năng mở rộng hơn và có thể hỗ trợ một lượng lớn người dùng. Sự phát triển và triển khai của những công nghệ này sẽ định hình tương lai của hệ sinh thái blockchain, thúc đẩy sự tiến bộ và ứng dụng trong lĩnh vực này.