以太坊虚拟机EVM及其并行化发展

EVM与Solidity

智能合约开发是区块链工程师的基本技能。虽然开发者可以使用Solidity等高级语言编写合约逻辑,但EVM无法直接执行这些代码。需要将其编译成虚拟机可理解的低级字节码。现有工具可自动完成这一转换过程,减轻了开发者的负担。

尽管编译会带来一些开销,但熟悉底层操作码的工程师可以直接在Solidity中使用汇编代码,以实现最高效率并降低gas成本。例如,某知名NFT交易协议就大量使用了内联汇编来最小化用户gas支出。

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,支持开发者跨多个网络部署合约。

虽然遵循相同的字节码标准,但不同EVM实现在性能上可能存在显著差异。比如以太坊的Go客户端和C++客户端就采用了不同的实现方式,为工程优化和定制化留下了空间。

并行EVM技术

历史上区块链创新主要集中在共识算法上,一些知名项目也因其共识机制而闻名。但高性能区块链实际需要共识和执行层的双重创新。仅优化共识的EVM链往往需要更强大的硬件来支撑性能提升。

大多数区块链系统仍采用顺序执行交易的方式,类似单核CPU。转向并行处理可以大幅提升吞吐量,但也带来了新的工程挑战,如处理并发交易对同一合约的写入冲突。

并行EVM的创新

以某并行EVM项目为例,其主要创新包括:

• 乐观并行执行算法,允许多笔交易同时处理
• 延迟执行机制,将交易执行推迟到独立通道
• 优化的状态数据库,提高状态访问速度
• 高性能共识机制,支持大规模分布式操作

技术挑战

并行执行引入了潜在的状态冲突问题,需要仔细的冲突检测和解决机制。各团队通常还需要重新设计状态数据库并开发兼容的共识算法。

主要挑战包括技术被以太坊等项目吸收的风险,以及节点集中化问题。快速生态发展和降低硬件需求将是应对这些挑战的关键。

并行EVM格局

目前并行EVM项目主要包括Layer 1网络和Layer 2解决方案两类:

1. 通过升级支持并行执行的EVM兼容Layer 1
2. 从一开始就采用并行执行的EVM兼容Layer 1
3. 采用非EVM并行技术的Layer 2 EVM兼容链

主要并行EVM项目

某知名项目旨在通过并行执行和流水线架构优化EVM,目标TPS为10000。该项目已完成大额融资,创始团队来自知名做市商。

另一项目最初专注交易应用,现已升级为高性能并行EVM,支持应用一键迁移。

还有项目通过EVM++双虚拟机架构增强执行层性能,核心团队来自某知名区块链项目。

某Cosmos生态项目也宣布了引入并行EVM技术的计划。

此外,还有基于Solana的EVM兼容解决方案,以及将Solana VM引入以太坊的Layer 2项目等。

结语

并行EVM等执行层创新为提升区块链性能和可扩展性提供了新的解决方案。这些技术的发展将推动区块链生态系统进一步进步,支持更广泛的应用场景。