EVM é o componente central do Ethereum, responsável por executar contratos inteligentes e processar transações. É um motor de computação que fornece uma abstração de computação e armazenamento, semelhante à máquina virtual Java. O EVM executa seu próprio conjunto de instruções em bytecode, geralmente compilado a partir de Solidity.
Como uma máquina de estados quase Turing completa, todos os passos de execução do EVM consomem Gas, evitando possíveis loops infinitos. O EVM não possui funcionalidade de agendamento, em vez disso, executa as transações no bloco uma a uma e modifica o estado do mundo. Essa forma de execução linear dificulta a otimização paralela, resultando em gargalos de desempenho no Ethereum, necessitando de soluções de escalabilidade Layer2.
Solução paralela de alto desempenho Layer1
A maioria das Layer1 de alto desempenho direcionadas ao Ethereum desenvolveram suas próprias soluções de otimização para o processamento em paralelo, abordando principalmente duas áreas: a máquina virtual e a execução paralela.
Seleção de Máquina Virtual
Máquinas virtuais de alto desempenho Layer1 costumam usar WASM, eBPF ou bytecode Move, em vez de EVM. O WASM tem vantagens como tamanho reduzido, carregamento rápido e portabilidade, sendo adotado por projetos como EOS e Polkadot. O eBPF permite modificar dinamicamente o comportamento do núcleo do sistema operacional, e a Solana utiliza o SBF baseado em eBPF. A linguagem Move foca na segurança e verificabilidade, sendo utilizada pela Aptos e Sui.
Execução paralela
O principal desafio da execução paralela é determinar quais transações são independentes. As duas abordagens comuns são:
Método de acesso ao estado: saber previamente quais partes do estado podem ser acessadas por cada transação, analisando transações independentes. Solana e Sui utilizam este método.
Modelo de execução otimista em paralelo: assume que todas as transações são independentes, verificadas e ajustadas posteriormente. Aptos utiliza Block-STM para implementar este modelo.
Desenvolvimento do EVM paralelo
O EVM paralelo foi proposto já em 2021, inicialmente referindo-se a um EVM que suporta o processamento simultâneo de várias transações. No final de 2023, o conceito de EVM paralelo voltou a ganhar atenção, com vários projetos afirmando ter implementado o EVM paralelo.
Uma definição razoável de EVM em paralelo inclui:
Atualização de execução paralela de Layer1 compatível com EVM, como BSC, Polygon
Adotar Layer1 compatível com EVM de execução paralela, como Monand, Sei V2, Artela
Soluções compatíveis com EVM para Layer 1 não compatíveis com EVM, como Solana Neon
Monad, Sei V2 e Artela adotaram um modelo de paralelismo otimista para implementar a execução paralela do EVM. Solana Neon, por sua vez, implementa um interpretador EVM na Solana, aproveitando a capacidade de execução paralela da Solana.
Além disso, o Near Aurora e o EOS EVM+ também adotam uma solução semelhante à Solana Neon para alcançar compatibilidade EVM. O Movement Labs está desenvolvendo uma solução de compatibilidade EVM não invasiva para Aptos e Sui.
Resumo
A tecnologia de paralelismo em blockchain é um tópico recorrente, atualmente focando na transformação e imitação do modelo de execução otimista, carecendo de avanços substanciais. No futuro, pode haver mais novos projetos a ingressar na competição do EVM paralelo, enquanto projetos antigos também implementarão atualizações paralelas do EVM ou soluções de compatibilidade.
Além do EVM de alto desempenho, a indústria também espera ver o desenvolvimento de tecnologias mais diversificadas, como WASM, SVM e Move VM.
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Análise da execução paralela do EVM: quebras e desafios da nova geração de blockchains de alto desempenho
EVM: O componente central do Ethereum
EVM é o componente central do Ethereum, responsável por executar contratos inteligentes e processar transações. É um motor de computação que fornece uma abstração de computação e armazenamento, semelhante à máquina virtual Java. O EVM executa seu próprio conjunto de instruções em bytecode, geralmente compilado a partir de Solidity.
Como uma máquina de estados quase Turing completa, todos os passos de execução do EVM consomem Gas, evitando possíveis loops infinitos. O EVM não possui funcionalidade de agendamento, em vez disso, executa as transações no bloco uma a uma e modifica o estado do mundo. Essa forma de execução linear dificulta a otimização paralela, resultando em gargalos de desempenho no Ethereum, necessitando de soluções de escalabilidade Layer2.
Solução paralela de alto desempenho Layer1
A maioria das Layer1 de alto desempenho direcionadas ao Ethereum desenvolveram suas próprias soluções de otimização para o processamento em paralelo, abordando principalmente duas áreas: a máquina virtual e a execução paralela.
Seleção de Máquina Virtual
Máquinas virtuais de alto desempenho Layer1 costumam usar WASM, eBPF ou bytecode Move, em vez de EVM. O WASM tem vantagens como tamanho reduzido, carregamento rápido e portabilidade, sendo adotado por projetos como EOS e Polkadot. O eBPF permite modificar dinamicamente o comportamento do núcleo do sistema operacional, e a Solana utiliza o SBF baseado em eBPF. A linguagem Move foca na segurança e verificabilidade, sendo utilizada pela Aptos e Sui.
Execução paralela
O principal desafio da execução paralela é determinar quais transações são independentes. As duas abordagens comuns são:
Método de acesso ao estado: saber previamente quais partes do estado podem ser acessadas por cada transação, analisando transações independentes. Solana e Sui utilizam este método.
Modelo de execução otimista em paralelo: assume que todas as transações são independentes, verificadas e ajustadas posteriormente. Aptos utiliza Block-STM para implementar este modelo.
Desenvolvimento do EVM paralelo
O EVM paralelo foi proposto já em 2021, inicialmente referindo-se a um EVM que suporta o processamento simultâneo de várias transações. No final de 2023, o conceito de EVM paralelo voltou a ganhar atenção, com vários projetos afirmando ter implementado o EVM paralelo.
Uma definição razoável de EVM em paralelo inclui:
Monad, Sei V2 e Artela adotaram um modelo de paralelismo otimista para implementar a execução paralela do EVM. Solana Neon, por sua vez, implementa um interpretador EVM na Solana, aproveitando a capacidade de execução paralela da Solana.
Além disso, o Near Aurora e o EOS EVM+ também adotam uma solução semelhante à Solana Neon para alcançar compatibilidade EVM. O Movement Labs está desenvolvendo uma solução de compatibilidade EVM não invasiva para Aptos e Sui.
Resumo
A tecnologia de paralelismo em blockchain é um tópico recorrente, atualmente focando na transformação e imitação do modelo de execução otimista, carecendo de avanços substanciais. No futuro, pode haver mais novos projetos a ingressar na competição do EVM paralelo, enquanto projetos antigos também implementarão atualizações paralelas do EVM ou soluções de compatibilidade.
Além do EVM de alto desempenho, a indústria também espera ver o desenvolvimento de tecnologias mais diversificadas, como WASM, SVM e Move VM.