Máquina Virtual Ethereum EVM e seu desenvolvimento em paralelo

EVM e Solidity

O desenvolvimento de contratos inteligentes é uma habilidade básica para engenheiros de blockchain. Embora os desenvolvedores possam usar linguagens de alto nível como Solidity para escrever a lógica dos contratos, a EVM não consegue executar esses códigos diretamente. É necessário compilar esses códigos em bytecode de baixo nível que a máquina virtual possa entender. Ferramentas existentes podem automatizar esse processo de conversão, aliviando a carga dos desenvolvedores.

Apesar de a compilação trazer algum overhead, engenheiros que estão familiarizados com os códigos de operação de baixo nível podem usar código de montagem diretamente no Solidity para alcançar a máxima eficiência e reduzir os custos de gas. Por exemplo, um conhecido protocolo de negociação de NFT utiliza amplamente a montagem inline para minimizar os gastos de gas dos usuários.

Diferenças de desempenho da Máquina Virtual Ethereum

A EVM, como "camada de execução", é o local onde os códigos de operação dos contratos inteligentes são finalmente executados. O bytecode definido pela EVM tornou-se o padrão da indústria, suportando os desenvolvedores na implantação de contratos em múltiplas redes.

Embora siga o mesmo padrão de bytecode, diferentes implementações de EVM podem ter diferenças significativas em desempenho. Por exemplo, o cliente Go do Ethereum e o cliente C++ adotam diferentes formas de implementação, deixando espaço para otimização e personalização.

Tecnologia EVM Paralela

Historicamente, a inovação em blockchain tem se concentrado principalmente em algoritmos de consenso, e alguns projetos conhecidos também são famosos por seus mecanismos de consenso. No entanto, blockchains de alto desempenho realmente necessitam de inovações tanto no consenso quanto na camada de execução. Cadeias EVM que apenas otimizam o consenso muitas vezes precisam de hardware mais robusto para suportar o aumento de desempenho.

A maioria dos sistemas de blockchain ainda adota a execução sequencial de transações, semelhante a uma CPU de núcleo único. A transição para o processamento paralelo pode aumentar significativamente a taxa de transferência, mas também traz novos desafios de engenharia, como o tratamento de conflitos de escrita em transações concorrentes sobre o mesmo contrato.

Inovação da EVM Paralela

Tomando como exemplo um projeto EVM paralelo, suas principais inovações incluem:

• Algoritmo de execução paralela otimista, permitindo que múltiplas transações sejam processadas simultaneamente
• Mecanismo de execução atrasada, adiando a execução da transação para um canal independente
• Base de dados de estado otimizada, aumentando a velocidade de acesso ao estado
• Mecanismo de consenso de alto desempenho, suporta operações distribuídas em grande escala

Desafios técnicos

A execução paralela introduziu potenciais problemas de conflito de estado, exigindo mecanismos cuidadosos de detecção e resolução de conflitos. As equipes geralmente também precisam redesenhar o banco de dados de estado e desenvolver algoritmos de consenso compatíveis.

Os principais desafios incluem o risco de a tecnologia ser absorvida por projetos como o Ethereum, bem como o problema da centralização dos nós. O rápido desenvolvimento do ecossistema e a redução das necessidades de hardware serão fundamentais para enfrentar esses desafios.

Padrão EVM Paralelo

Atualmente, os projetos EVM em paralelo incluem principalmente duas categorias: redes Layer 1 e soluções Layer 2:

1. Suporte à execução paralela da EVM compatível com Layer 1 através de atualizações
2. Desde o início, a camada 1 compatível com EVM que adota execução paralela
3. Utilizando tecnologia de paralelismo não EVM na cadeia compatível com EVM de Layer 2

Principais projetos EVM paralelos

Um projeto conhecido visa otimizar a EVM através da execução paralela e da arquitetura de pipeline, com uma TPS alvo de 10000. O projeto já concluiu um financiamento significativo, e a equipe fundadora é composta por membros de um conhecido market maker.

Outro projeto que inicialmente se concentrou em aplicações de negociação, agora foi atualizado para um EVM paralelo de alto desempenho, suportando a migração de aplicações com um clique.

Há projetos que melhoram o desempenho da camada de execução através da arquitetura de dupla máquina virtual EVM++, com a equipe principal vinda de um conhecido projeto de blockchain.

Um projeto do ecossistema Cosmos também anunciou planos para introduzir tecnologia EVM paralela.

Além disso, existem soluções compatíveis com EVM baseadas em Solana, assim como projetos de Layer 2 que trazem a Máquina Virtual Solana para o Ethereum.

Conclusão

Inovações como EVM paralela e outras camadas de execução oferecem novas soluções para melhorar o desempenho e a escalabilidade da blockchain. O desenvolvimento dessas tecnologias impulsionará um progresso adicional no ecossistema blockchain, apoiando uma gama mais ampla de cenários de aplicação.