并行 EVM 技术与生态探讨

EVM 与 Solidity

智能合约开发是区块链工程师的基本技能。开发者通常使用 Solidity 等高级语言编写合约逻辑,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操作码或字节码。虽然有工具可自动完成这一转换,但了解底层编译过程对提高效率很有帮助。

有经验的工程师可以直接在 Solidity 中使用操作码编程,以最大限度地提高效率并降低 gas 成本。例如,某知名 NFT 交易协议就大量使用内联汇编来最小化用户的 gas 开销。

EVM 性能差异

EVM 作为"执行层",是智能合约操作码最终执行的地方。EVM 定义的字节码已成为行业标准,使开发者能在多个兼容网络上高效部署合约。

尽管遵循相同的字节码标准,不同 EVM 实现在性能上可能存在显著差异。例如,以太坊的某客户端用 Go 语言实现 EVM,而以太坊基金会的另一团队则维护 C++ 版本。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创新,一些知名项目更因其共识机制而非执行层备受瞩目。然而,高性能区块链需要在共识和执行层都进行创新。

仅优化共识算法的 EVM 区块链往往需要更强大的节点来提升性能。例如,某知名智能链在 2000 TPS gas 限制下处理区块,需要比以太坊全节点高几倍的配置。另一个号称支持 1000 TPS 的网络,实际性能常常不及预期。

并行处理需求

大多数区块链系统按顺序执行交易,类似单核 CPU。这种方法简单但难以支撑互联网级用户规模。并行虚拟机允许同时处理多笔交易,大大提高吞吐量。

并行执行带来工程挑战,如处理并发交易对同一合约的写入。需要新机制解决这些冲突。不相关合约的并行执行可按线程数成比例提升吞吐量。

并行 EVM 创新

并行 EVM 代表了一系列优化区块链执行层的创新。以某项目为例,其关键创新包括:

• 并行交易执行:采用乐观并行执行算法,允许多个交易同时处理。
• 延迟执行:将交易执行推迟到独立通道,最大化利用区块时间。
• 自定义状态数据库:直接将 Merkle 树存储在 SSD 上,优化状态访问。
• 高性能共识机制:改进 HotStuff 共识,支持数百个全球节点同步。

技术挑战

并行执行引入了潜在的状态冲突,需要冲突检测和解决机制。各团队通常需重新设计状态数据库并开发兼容的共识算法。

主要挑战包括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。

并行 EVM 格局

目前的并行 EVM 网络可分为三类:

1. 通过升级支持并行执行的 EVM 兼容 Layer 1 网络
2. 从设计之初就采用并行执行的 EVM 兼容 Layer 1 网络
3. 采用非 EVM 并行执行技术的 Layer 2 网络

代表性项目

某领先并行 EVM 项目

该项目旨在通过优化 EVM 并行执行解决可扩展性问题,目标达到 10,000 TPS。近期完成大额融资,估值达到 30 亿美元。创始团队来自知名量化交易公司。内部测试网已启动,计划数月内向公众开放。

某交易专注型网络

最初是专注交易的 Layer 1 网络,近期全面升级为高性能并行 EVM,TPS 提升至 12,500。并行 EVM 测试网已上线,支持 EVM 应用一键迁移。主网有望年内上线。

某双虚拟机增强执行层项目

通过构建 EVM++ (EVM + WASM) 提升 EVM 区块链性能。核心团队来自某知名区块链项目。公测网已上线,生态激励计划已启动。

某 Solana EVM 兼容解决方案

在 Solana 网络上构建并行 EVM,支持 Solidity 开发者一键部署到 Solana。将 EVM 交易封装为 Solana 交易执行,TPS 超过 2,000。

某将 SVM 引入以太坊的项目

基于 Solana 虚拟机的 Rollup Layer 2 解决方案。在以太坊上结算,使用 ETH 作为 gas,但执行层在 SVM 环境运行。近期完成 5000 万美元融资,主网即将向开发者开放。

某模块化 VM Layer 2 网络

基于 OP Stack 构建,支持使用以太坊或比特币作为结算层,执行层可使用 Aptos VM、Solana VM 等进行并行执行。

结语

并行 EVM 等创新为提高区块链性能和可扩展性提供了有前景的解决方案。这些技术的发展和实施将推动区块链生态系统的进步和应用,塑造该领域的未来。