并行EVM技术：提升区块链性能的新方向

EVM与智能合约开发

智能合约开发是区块链工程师的基本技能。虽然开发者通常使用Solidity等高级语言编写合约，但以太坊虚拟机(EVM)只能执行低级的操作码或字节码。因此需要将高级代码编译成EVM可理解的格式。一些工具可以自动完成这一转换过程，简化了开发流程。

尽管编译会带来一定开销，但熟悉底层操作的工程师可以直接用操作码编写逻辑，以获得最高效率并减少gas消耗。例如，某知名NFT交易平台的协议就大量使用内联汇编来优化用户的gas费用。

EVM标准与实现

EVM作为"执行层"是智能合约最终运行的地方。EVM定义的字节码已成为行业标准,这种兼容性使开发者能够在多个网络上高效部署合约。

虽然遵循相同的字节码标准,但EVM的具体实现可以有很大差异。比如以太坊的某客户端用Go语言实现了EVM,而以太坊基金会的另一个团队则维护着C++版本。这种多样性为不同的优化和定制提供了空间。

并行EVM技术的需求

传统区块链主要关注共识算法创新,而执行层的改进常被忽视。但实际上,高性能区块链需要在共识和执行两方面同时创新。仅优化共识的EVM链往往需要更强大的硬件来提升性能。

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扩展。转向并行处理可以同时处理多笔交易,显著提高吞吐量。当然,并行执行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

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:优化状态存储和访问,提高执行效率。
• 高性能共识机制:改进共识算法,支持大规模分布式操作。

并行EVM的技术挑战

并行执行引入了潜在的状态冲突,需要进行冲突检测和解决。此外,各团队通常需要重新设计状态数据库以提升读写性能,并开发兼容的共识算法。

并行EVM面临的两个主要挑战是:1)长期工程价值难以捕获,面临被其他项目吸收的风险;2)节点集中化问题,需要在去中心化和性能之间权衡。

并行EVM项目概览

目前并行EVM项目主要分为三类:

1. 通过升级支持并行执行的EVM兼容Layer 1网络
2. 原生支持并行执行的EVM兼容Layer 1网络
3. 采用非EVM并行技术的Layer 2网络

主要项目包括:

• 某项目:旨在通过并行执行和流水线架构优化EVM,目标达到10,000 TPS。
• 某交易链:升级为高性能并行EVM,TPS提升至12,500。
• 某双虚拟机项目:通过EVM++支持并行执行。
• 某Cosmos EVM链:计划引入并行EVM技术。
• 某Solana EVM方案:在Solana上实现EVM兼容性,TPS超过2,000。
• 某SVM on Ethereum项目:将Solana VM引入以太坊Layer 2。
• 某模块化VM Layer 2:支持多种高性能VM作为执行层。

总结

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方向。这些技术的发展将推动区块链生态系统进一步发展,支持更广泛的应用场景。