虚拟机执行层的创新：并行EVM技术

EVM与Solidity

智能合约开发是区块链工程师的基本技能。虽然可以使用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操作码。现有工具可自动完成这一转换过程,简化了开发工作。

尽管转换会带来一些开销,但熟悉底层编码的工程师可以直接使用操作码在Solidity中编写程序,以实现最高效率并降低gas成本。例如,某知名NFT交易协议就大量采用内联汇编来最小化用户的gas开销。

EVM性能差异

EVM作为执行层,是智能合约操作码最终执行的场所。EVM定义的字节码已成为行业标准,使开发者能够在多个兼容网络上高效部署合约。

虽然遵循相同的字节码标准,但不同EVM实现可能存在很大差异。例如,某知名客户端使用Go语言实现EVM,而另一个团队则维护C++版本。这种多样性为工程优化和定制实现提供了可能。

并行EVM技术

历史上,区块链社区主要关注共识算法创新,一些知名项目更因共识机制而闻名。但高性能区块链需要同时创新共识算法和优化执行层。仅改进共识算法的EVM区块链往往需要更强大的节点配置来提升性能。

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。转向多核CPU并行虚拟机可以同时处理多笔交易,大大提高吞吐量。但这也带来了工程挑战,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代表了一系列执行层优化创新,主要包括:

• 并行交易执行:采用乐观并行执行算法,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,提高执行速度。
• 高性能共识机制:改进现有共识算法,提升大规模分布式操作能力。

技术挑战

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

长期工程价值捕获和节点去中心化也是并行EVM面临的挑战。快速生态系统发展将是保持竞争优势的关键。

并行EVM格局

目前并行EVM项目主要包括几类:

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

代表性项目

• Monad:领先的并行EVM项目,目标达到10,000 TPS。
• Sei:推出并行EVM网络Sei V2,TPS提升至12,500。
• Artela:通过EVM++双虚拟机增强执行层。
• Canto:引入Cyclone Stack计划开发并行EVM技术。
• Neon:基于Solana的EVM兼容性解决方案。
• Eclipse:将Solana虚拟机引入以太坊Layer 2。
• Lumio:模块化VM Layer 2网络,支持多种高性能虚拟机。

总结

并行EVM等执行层创新为提高区块链性能和可扩展性提供了有前景的解决方案。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。