Analisis Panorama Perhitungan Paralel Web3: Terobosan Kinerja dari Kompatibilitas EVM ke Arsitektur Heterogen

Peta Panorama Lintasan Perhitungan Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?

"Segitiga Tidak Mungkin" dari blockchain "Keamanan", "Desentralisasi", "Skalabilitas" mengungkapkan trade-off esensial dalam desain sistem blockchain, yaitu proyek blockchain sulit untuk mencapai "keamanan ekstrem, partisipasi publik, dan pemrosesan cepat" secara bersamaan. Terkait dengan topik abadi "skalabilitas", solusi peningkatan kapasitas blockchain utama yang ada di pasar saat ini dapat dibedakan berdasarkan paradigma, termasuk:

  • Melaksanakan peningkatan kapasitas eksekusi: meningkatkan kemampuan eksekusi di tempat, seperti paralel, GPU, multi-inti
  • Ekspansi isolasi status: pemisahan status horizontal / Shard, seperti sharding, UTXO, multi-subnet
  • Ekspansi model outsourcing off-chain: menempatkan eksekusi di luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
  • Ekspansi Decoupling Struktur: Modularitas arsitektur, operasi kolaboratif, seperti rantai modular, penyortir bersama, Rollup Mesh
  • Ekspansi tipe konkuren asinkron: Model Aktor, isolasi proses, berbasis pesan, seperti agen, rantai asinkron multithreading

Solusi skalabilitas blockchain mencakup: komputasi paralel dalam rantai, Rollup, pemisahan, modul DA, struktur modular, sistem Actor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dan lainnya, mencakup beberapa lapisan eksekusi, status, data, dan struktur, merupakan sistem skalabilitas lengkap yang "kolaboratif multi-lapisan, kombinasi modul". Artikel ini akan fokus pada metode skalabilitas yang mengutamakan komputasi paralel.

Paralelisme dalam rantai (intra-chain parallelism), fokus pada eksekusi paralel transaksi / instruksi di dalam blok. Berdasarkan mekanisme paralel, cara skalanya dapat dibagi menjadi lima kategori besar, masing-masing mewakili pengejaran kinerja, model pengembangan, dan filosofi arsitektur yang berbeda, dengan ukuran granularitas paralel yang semakin halus, intensitas paralel yang semakin tinggi, kompleksitas penjadwalan yang juga semakin tinggi, serta kompleksitas pemrograman dan kesulitan implementasi yang semakin tinggi.

  • Paralel tingkat akun: mewakili proyek Solana
  • Paralel tingkat objek: mewakili proyek Sui
  • Paralel tingkat perdagangan: mewakili proyek Monad, Aptos
  • Tingkat panggilan / paralel VM mikro: mewakili proyek MegaETH
  • Paralelisme tingkat instruksi: Mewakili proyek GatlingX

Model konkuren asinkron di luar rantai, yang diwakili oleh sistem aktor, merupakan jenis paradigma komputasi paralel lainnya. Sebagai sistem pesan lintas rantai / asinkron, setiap Agen berfungsi sebagai "proses cerdas" yang berjalan secara mandiri, dengan pesan asinkron dalam cara paralel, berbasis peristiwa, tanpa perlu penjadwalan sinkron. Proyek-proyek yang diwakili termasuk AO, ICP, Cartesi, dan lainnya.

Dan solusi skalabilitas yang kita kenal, seperti Rollup atau sharding, termasuk dalam mekanisme konkuren tingkat sistem, dan tidak termasuk dalam komputasi paralel di dalam rantai. Mereka mencapai skalabilitas dengan "menjalankan beberapa rantai / domain eksekusi secara paralel", bukan dengan meningkatkan derajat paralelisme di dalam satu blok / mesin virtual. Solusi skalabilitas semacam ini bukanlah fokus pembahasan artikel ini, tetapi kami tetap akan menggunakannya untuk perbandingan perbedaan dalam konsep arsitektur.

Peta Panorama Jalur Komputasi Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?

Dua, EVM Sistem Rantai Paralel yang Ditingkatkan: Memecahkan Batasan Kinerja dalam Kompatibilitas

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang hingga kini, melalui beberapa percobaan skalabilitas seperti sharding, Rollup, dan arsitektur modular, namun hambatan throughput di lapisan eksekusi masih belum teratasi secara fundamental. Namun, EVM dan Solidity tetap menjadi platform kontrak pintar yang memiliki basis pengembang dan potensi ekosistem yang paling kuat saat ini. Oleh karena itu, rantai peningkatan paralel EVM sebagai jalur kunci yang mempertimbangkan kompatibilitas ekosistem dan peningkatan kinerja eksekusi, sedang menjadi arah penting dalam evolusi skalabilitas baru. Monad dan MegaETH adalah proyek yang paling representatif dalam arah ini, masing-masing dibangun dari eksekusi tertunda dan pemecahan status, membangun arsitektur pemrosesan paralel EVM yang ditujukan untuk skenario dengan tingkat koneksi tinggi dan throughput tinggi.

Analisis Mekanisme Perhitungan Paralel Monad

Monad adalah blockchain Layer1 berkinerja tinggi yang dirancang ulang untuk mesin virtual Ethereum, berdasarkan konsep paralel dasar pemrosesan pipelining, dengan eksekusi asinkron di lapisan konsensus dan eksekusi konfidensial di lapisan eksekusi. Selain itu, di lapisan konsensus dan penyimpanan, Monad masing-masing memperkenalkan protokol BFT berkinerja tinggi dan sistem basis data khusus, untuk mencapai optimasi ujung ke ujung.

Pipelining: Mekanisme eksekusi paralel multi-tahap

Pipelining adalah konsep dasar eksekusi paralel Monad, dengan inti pemikirannya adalah membagi proses eksekusi blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur pipeline tiga dimensi. Setiap tahap berjalan di thread atau inti yang terpisah, mewujudkan pemrosesan konkuren lintas blok, dan akhirnya mencapai peningkatan throughput dan pengurangan latensi. Tahap-tahap ini meliputi: usulan transaksi, pencapaian konsensus, eksekusi transaksi, dan pengajuan blok.

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Melaksanakan Decoupling Asinkron

Dalam rantai tradisional, konsensus dan eksekusi transaksi biasanya merupakan proses sinkron, model serial ini sangat membatasi perluasan kinerja. Monad mencapai asinkron pada lapisan konsensus, eksekusi, dan penyimpanan melalui "eksekusi asinkron". Secara signifikan mengurangi waktu blok dan keterlambatan konfirmasi, membuat sistem lebih tangguh, proses lebih terperinci, dan penggunaan sumber daya lebih tinggi.

Desain Inti:

  • Proses konsensus hanya bertanggung jawab untuk mengurutkan transaksi, tidak mengeksekusi logika kontrak.
  • Proses eksekusi dipicu secara asinkron setelah konsensus selesai.
  • Setelah konsensus selesai, segera masuk ke proses konsensus blok berikutnya, tanpa perlu menunggu eksekusi selesai.

Eksekusi Paralel Optimis: Eksekusi Paralel yang Optimis

Ethereum tradisional menggunakan model serial yang ketat untuk eksekusi transaksi, untuk menghindari konflik status. Sementara itu, Monad mengadopsi strategi "eksekusi paralel optimis", yang secara signifikan meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi.

Mekanisme pelaksanaan:

  • Monad akan secara optimis mengeksekusi semua transaksi secara paralel, dengan asumsi sebagian besar transaksi tidak memiliki konflik status.
  • Menjalankan "detektor konflik" untuk memantau apakah transaksi mengakses status yang sama.
  • Jika terdeteksi konflik, transaksi konflik akan diserialisasi dan dieksekusi ulang untuk memastikan kebenaran status.

Monad memilih jalur yang kompatibel: meminimalkan perubahan pada aturan EVM, mewujudkan paralelisme melalui penundaan penulisan status dan deteksi konflik secara dinamis, lebih mirip dengan versi performa Ethereum, kedewasaan yang baik dan mudah untuk melakukan migrasi ekosistem EVM, merupakan akselerator paralel dunia EVM.

Peta Panorama Jalur Komputasi Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?

Analisis mekanisme komputasi paralel MegaETH

Berbeda dengan penempatan L1 Monad, MegaETH ditempatkan sebagai lapisan eksekusi paralel berperforma tinggi yang kompatibel dengan EVM, yang dapat berfungsi sebagai blockchain L1 independen, maupun sebagai lapisan peningkatan eksekusi atau komponen modular di Ethereum. Tujuan desain inti adalah untuk mengisolasi dan mendekonstruksi logika akun, lingkungan eksekusi, dan status menjadi unit terkecil yang dapat dijadwalkan secara independen, untuk mencapai eksekusi tingkat tinggi dalam rantai dan kemampuan respons latensi rendah. Inovasi kunci yang diajukan MegaETH adalah: arsitektur Micro-VM + State Dependency DAG dan mekanisme sinkronisasi modular, yang bersama-sama membangun sistem eksekusi paralel yang diarahkan menuju "threading dalam rantai".

Arsitektur Micro-VM: Akun adalah Utas

MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu mesin virtual mikro per akun", yang "meng-thread" lingkungan eksekusi, menyediakan unit isolasi terkecil untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi melalui pesan asinkron, bukan pemanggilan sinkron, sehingga banyak VM dapat dieksekusi secara independen dan menyimpan secara independen, secara alami paralel.

State Dependency DAG: Mekanisme Penjadwalan yang Didorong oleh Grafik Ketergantungan

MegaETH membangun sistem penjadwalan DAG yang berbasis pada hubungan akses status akun, sistem ini secara real-time memelihara grafik ketergantungan global, setiap transaksi memodifikasi akun mana, membaca akun mana, semua dimodelkan sebagai hubungan ketergantungan. Transaksi tanpa konflik dapat dieksekusi secara paralel langsung, transaksi yang memiliki hubungan ketergantungan akan dijadwalkan dalam urutan topologi secara serial atau ditunda. Grafik ketergantungan memastikan konsistensi status dan penulisan non-duplicate selama proses eksekusi paralel.

Eksekusi Asinkron dan Mekanisme Callback

B

Secara keseluruhan, MegaETH memecahkan model mesin status satu utas tradisional EVM, mewujudkan pengemasan mikro mesin virtual berdasarkan akun, melakukan penjadwalan transaksi melalui grafik ketergantungan status, dan menggantikan tumpukan pemanggilan sinkron dengan mekanisme pesan asinkron. Ini adalah platform komputasi paralel yang dirancang ulang dari "struktur akun → arsitektur penjadwalan → alur eksekusi" dalam semua dimensi, memberikan pemikiran baru tingkat paradigma untuk membangun sistem on-chain berkinerja tinggi generasi berikutnya.

MegaETH memilih jalur rekonstruksi: sepenuhnya mengabstraksikan akun dan kontrak menjadi VM yang independen, dengan menjadwalkan eksekusi asinkron untuk melepaskan potensi paralel yang ekstrem. Secara teoretis, batas paralel MegaETH lebih tinggi, tetapi juga lebih sulit mengendalikan kompleksitas, lebih mirip dengan sistem operasi terdistribusi super di bawah ide Ethereum.

Peta panorama jalur komputasi paralel Web3: Solusi terbaik untuk ekspansi asli?

Monad dan MegaETH memiliki konsep desain yang cukup berbeda dari sharding: sharding membagi blockchain secara horizontal menjadi beberapa sub-chain independen, di mana setiap sub-chain bertanggung jawab atas sebagian transaksi dan status, memecahkan batasan single chain dalam skala jaringan; sementara Monad dan MegaETH mempertahankan integritas single chain, hanya melakukan ekspansi horizontal di lapisan eksekusi, dengan optimasi eksekusi paralel ekstrem di dalam single chain untuk meningkatkan kinerja. Keduanya mewakili dua arah dalam jalur ekstensi blockchain: penguatan vertikal dan ekspansi horizontal.

Proyek komputasi paralel seperti Monad dan MegaETH terutama berfokus pada jalur optimasi throughput, dengan tujuan utama untuk meningkatkan TPS di dalam rantai, melalui pelaksanaan tertunda dan arsitektur mikro-vm untuk mewujudkan pemrosesan paralel pada tingkat transaksi atau akun. Sementara itu, Pharos Network sebagai jaringan blockchain L1 yang modular dan full-stack paralel, memiliki mekanisme komputasi paralel inti yang disebut "Rollup Mesh". Arsitektur ini mendukung lingkungan multi-VM melalui kerja sama antara jaringan utama dan jaringan pemrosesan khusus, serta mengintegrasikan teknologi canggih seperti pembuktian nol pengetahuan dan lingkungan eksekusi tepercaya.

Analisis Mekanisme Perhitungan Paralel Rollup Mesh:

  1. Proses alur kerja asinkron sepanjang siklus hidup: Pharos memisahkan setiap tahap transaksi dan menggunakan metode pemrosesan asinkron, sehingga setiap tahap dapat dilakukan secara independen dan paralel, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.

  2. Eksekusi paralel dengan dua mesin virtual: Pharos mendukung dua lingkungan mesin virtual, EVM dan WASM, yang memungkinkan pengembang memilih lingkungan eksekusi yang sesuai berdasarkan kebutuhan. Arsitektur dual VM ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas sistem, tetapi juga meningkatkan kapasitas pemrosesan transaksi melalui eksekusi paralel.

  3. Jaringan Penanganan Khusus: SPNs adalah komponen kunci dalam arsitektur Pharos, mirip dengan sub-jaringan modular, yang dirancang khusus untuk menangani jenis tugas atau aplikasi tertentu. Melalui SPNs, Pharos dapat mencapai alokasi sumber daya yang dinamis dan pemrosesan tugas secara paralel, lebih meningkatkan skalabilitas dan kinerja sistem.

  4. Konsensus Modular dan Mekanisme Staking Ulang: Pharos memperkenalkan mekanisme konsensus yang fleksibel, mendukung berbagai model konsensus, dan melalui protokol staking ulang mencapai berbagi keamanan dan integrasi sumber daya antara jaringan utama dan SPNs.

Selain itu, Pharos melalui pohon Merkle multi-versi, pengkodean diferensial, pengalamatan versi, serta teknologi pengenduran ADS, merombak model eksekusi dari lapisan dasar mesin penyimpanan, meluncurkan mesin penyimpanan berkinerja tinggi blockchain asli Pharos Store, mewujudkan throughput tinggi, latensi rendah, dan kemampuan pemrosesan on-chain yang sangat dapat diverifikasi.

Secara keseluruhan, arsitektur Rollup Mesh dari Pharos mewujudkan kemampuan komputasi paralel berkinerja tinggi melalui desain modular dan mekanisme pemrosesan asinkron. Pharos berfungsi sebagai koordinator penjadwalan paralel antar Rollup, bukan sebagai pengoptimal eksekusi "paralel dalam rantai", tetapi melalui SPN yang menampung tugas eksekusi kustom heterogen.

![Web3 jalur komputasi paralel panorama: solusi terbaik untuk perluasan asli?](

Lihat Asli
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
  • Hadiah
  • 5
  • Posting ulang
  • Bagikan
Komentar
0/400
SchrodingerPrivateKeyvip
· 9jam yang lalu
Kecepatan dapat牺牲, keamanan主链harus dipump penuh啊
Lihat AsliBalas0
PumpingCroissantvip
· 9jam yang lalu
Saran untuk terus pump jebakan ya
Lihat AsliBalas0
FlatTaxvip
· 9jam yang lalu
Perhitungan on-chain masih harus mengandalkan hard fork.
Lihat AsliBalas0
SerumSqueezervip
· 9jam yang lalu
Siapa yang bisa memecahkan segitiga Blockchain? Kebenaran yang berlapis-lapis membuat mata bingung~
Lihat AsliBalas0
GasFeeCrybabyvip
· 9jam yang lalu
Ini terlalu mahal ya, kapan bisa menghemat gas?
Lihat AsliBalas0
  • Sematkan
Perdagangkan Kripto Di Mana Saja Kapan Saja
qrCode
Pindai untuk mengunduh aplikasi Gate
Komunitas
Bahasa Indonesia
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)