EVM song song: Vượt qua chuỗi, vượt qua giới hạn hiệu suất của Blockchain
Hiệu suất đã trở thành nút thắt cho sự phát triển tiếp theo của ngành công nghiệp Blockchain. Mạng Blockchain đã tạo ra một nền tảng tin cậy mới, phi tập trung cho cá nhân và doanh nghiệp thực hiện giao dịch.
Mạng blockchain thế hệ đầu tiên đại diện bởi Bitcoin đã mở ra một mô hình giao dịch tiền điện tử phi tập trung mới thông qua cách ghi chép phân tán, cách mạng hóa một kỷ nguyên mới. Mạng blockchain thế hệ thứ hai đại diện bởi Ethereum thì phát huy tối đa trí tưởng tượng, đề xuất thực hiện ứng dụng phi tập trung (dApp) theo cách của một máy trạng thái phân tán.
Kể từ đó, mạng Blockchain đã mở ra lịch sử phát triển nhanh chóng của chính nó trong hơn một thập kỷ, từ cơ sở hạ tầng Web3 đến nhiều lĩnh vực đại diện như DeFi, NFT, mạng xã hội và GameFi, đã ra đời vô số sự đổi mới về công nghệ hoặc mô hình kinh doanh. Sự phát triển mạnh mẽ của ngành đòi hỏi phải liên tục thu hút người dùng mới tham gia vào việc xây dựng hệ sinh thái ứng dụng phi tập trung, điều này lại đặt ra yêu cầu cao hơn về trải nghiệm sản phẩm.
Web3, như một hình thức sản phẩm "chưa từng có trong lịch sử", không chỉ cần đổi mới trong việc đáp ứng nhu cầu của người dùng (nhu cầu chức năng), mà còn phải xem xét cách đạt được sự cân bằng giữa tính an toàn và hiệu suất (nhu cầu phi chức năng). Kể từ khi ra đời, đã có nhiều giải pháp khác nhau được đưa ra nhằm cố gắng giải quyết các vấn đề về hiệu suất.
Các giải pháp này có thể được chia thành hai loại: một loại là giải pháp mở rộng trên chuỗi, như phân đoạn (sharding) và đồ thị không chu kỳ có hướng (DAG); một loại là giải pháp mở rộng ngoài chuỗi, như Plasma, mạng lưới ánh sáng, chuỗi bên và Rollups, v.v. Nhưng điều này vẫn còn xa mới theo kịp tốc độ tăng trưởng nhanh chóng của giao dịch trên chuỗi.
Đặc biệt là sau khi trải qua Mùa hè DeFi năm 2020 và sự bùng nổ liên tục của các ký hiệu trong hệ sinh thái Bitcoin vào cuối năm 2023, ngành công nghiệp đang cần một giải pháp nâng cao hiệu suất mới để đáp ứng yêu cầu "hiệu suất cao, phí thấp". Blockchain song song đã ra đời trong bối cảnh như vậy.
Tóm tắt câu chuyện EVM song song
Cuộc cạnh tranh giữa hai thế lực trong lĩnh vực Blockchain song song được đánh dấu bởi câu chuyện EVM song song. Việc xử lý giao dịch của Ethereum là tuần tự, giao dịch phải được thực hiện theo thứ tự từng cái một, hiệu suất sử dụng tài nguyên không cao. Nếu chuyển đổi cách xử lý tuần tự thành xử lý song song sẽ mang lại sự cải thiện lớn về hiệu suất.
Các đối thủ của Ethereum như Solana, Aptos và Sui đều có khả năng xử lý song song, và hệ sinh thái cũng phát triển khá tốt, giá trị vốn hóa lưu thông của các token lần lượt đạt 45 tỷ, 3,3 tỷ và 1,9 tỷ USD, chúng đã hình thành nên một hệ sinh thái không phải EVM song song. Đối mặt với thách thức, hệ sinh thái Ethereum cũng không chịu thua kém, đều đứng lên để cung cấp năng lượng cho EVM, chúng đã hình thành nên một hệ sinh thái EVM song song.
Sei trong đề xuất nâng cấp phiên bản v2 của mình đã công khai tuyên bố sẽ trở thành "chuỗi khối EVM song song đầu tiên", hiện tại có giá trị thị trường lưu thông 2.1 tỷ USD, dự đoán sẽ còn phát triển lớn hơn. Hiện tại, chuỗi công cộng EVM song song Monad đang được ưa chuộng nhất trong marketing và được các nhà đầu tư rất chú ý, tiềm năng cũng không thể xem nhẹ. Trong khi đó, chuỗi công cộng L1 Canto có giá trị thị trường 170 triệu USD và đi kèm với cơ sở hạ tầng công cộng miễn phí cũng đã công bố đề xuất nâng cấp EVM song song của riêng mình.
Ngoài ra, nhiều dự án L2 vẫn đang ở giai đoạn đầu cũng đang cung cấp sự cải thiện hiệu suất đa sinh thái thông qua việc tích hợp khả năng của nhiều chuỗi L1. Ngoài Neon đã đạt được 69 triệu USD giá trị thị trường lưu thông, các dự án khác vẫn thiếu dữ liệu liên quan. Tin rằng trong tương lai sẽ có nhiều dự án L1 và L2 hơn tham gia vào cuộc chiến blockchain song song.
Không chỉ có câu chuyện EVM song song còn có không gian tăng trưởng thị trường lớn, mà lĩnh vực blockchain song song thuộc câu chuyện EVM song song cũng còn có không gian tăng trưởng thị trường lớn, vì vậy triển vọng thị trường rất rộng lớn.
Hiện tại, tổng giá trị vốn hóa lưu thông của L1 và L2 là 7521,23 tỷ USD, giá trị vốn hóa lưu thông của Blockchain song song là 525,39 tỷ USD, chỉ chiếm khoảng 7%. Trong đó, giá trị vốn hóa lưu thông của các dự án liên quan đến narative EVM song song là 23,39 tỷ USD, chỉ chiếm 4% giá trị vốn hóa lưu thông của Blockchain song song.
Dự án kể chuyện EVM song song chủ yếu được chia thành blockchain đơn thể và blockchain mô-đun, trong đó blockchain đơn thể lại được chia thành L1 và L2. Từ tổng số dự án và sự phát triển của một số lĩnh vực chính, có thể thấy rằng hệ sinh thái các blockchain công cộng EVM L1 song song vẫn còn nhiều không gian phát triển so với hệ sinh thái Ethereum.
DeFi có yêu cầu "tốc độ cao và phí thấp", trong khi lĩnh vực game có yêu cầu "tương tác thời gian thực mạnh mẽ", cả hai đều có yêu cầu nhất định về tốc độ thực thi. EVM song song chắc chắn sẽ mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn cho những dự án này, thúc đẩy sự phát triển của ngành vào một giai đoạn hoàn toàn mới.
L1 là chuỗi công khai mới với khả năng thực thi song song tích hợp, là cơ sở hạ tầng hiệu suất cao. Trong nhóm L1, các dự án như Sei v2, Monad và Canto đại diện cho thiết kế EVM song song tự định nghĩa, tương thích với hệ sinh thái Ethereum và cung cấp khả năng xử lý giao dịch với thông lượng cao.
L2 thông qua việc tích hợp khả năng của các chuỗi L1 khác, cung cấp khả năng mở rộng cho hợp tác xuyên sinh thái, là sự nổi bật của rollup. Trong nhóm L2 này, Neon là một mô phỏng EVM trên mạng Solana, còn Eclipse sử dụng Solana để thực hiện giao dịch nhưng tính toán trên EVM. Lumio tương tự như Eclipse, chỉ khác là nó thay thế lớp thực thi bằng Aptos.
Ngoài giải pháp blockchain đơn thể nêu trên, Fuel đã đề xuất ý tưởng blockchain mô-đun của riêng mình. Nó sẽ định vị mình là hệ điều hành rollup của Ethereum trong phiên bản thứ hai, cung cấp khả năng thực thi mô-đun linh hoạt và triệt để hơn.
Fuel tập trung vào việc thực hiện giao dịch, trong khi đó phần còn lại được ủy thác cho một hoặc nhiều lớp độc lập của Blockchain, từ đó tạo ra sự kết hợp linh hoạt hơn: có thể trở thành L2, L1, thậm chí là sidechain hoặc kênh trạng thái. Hiện tại, hệ sinh thái Fuel có 17 dự án, chủ yếu tập trung vào ba lĩnh vực DeFi, NFT và cơ sở hạ tầng.
Nguyên lý công nghệ EVM song song
Để thực hiện việc thực thi giao dịch phi tập trung, mạng Blockchain phải thực hiện 4 trách nhiệm:
Thực hiện: Thực hiện và xác minh giao dịch
Tính khả dụng của dữ liệu: Phân phối khối mới đến tất cả các nút trong mạng blockchain
Cơ chế đồng thuận: xác thực khối, đạt được sự đồng thuận
Thanh toán: Thanh toán và ghi lại trạng thái cuối cùng của giao dịch.
EVM song song chủ yếu là tối ưu hóa hiệu suất của lớp thực thi. Điều này được chia thành hai loại: giải pháp mạng lớp một (L1) và giải pháp mạng lớp hai (L2). Giải pháp L1 giới thiệu cơ chế thực thi giao dịch song song, cho phép giao dịch thực thi song song trong máy ảo. Giải pháp L2 về bản chất là sử dụng máy ảo L1 đã được song song hóa để thực hiện một mức độ nào đó của "thực thi ngoài chuỗi + thanh toán trên chuỗi".
Vì vậy, để hiểu nguyên lý kỹ thuật của EVM song song, cần phải phân tích nó: trước tiên hiểu máy ảo (virtual machine) là gì, sau đó hiểu thực thi song song (parallel execution) là gì.
Máy ảo
Trong khoa học máy tính, máy ảo chỉ đến việc ảo hóa (virtualization) hoặc mô phỏng (emulation) hệ thống máy tính.
Máy ảo được chia thành hai loại, một loại gọi là máy ảo hệ thống (system virtual machine), có thể ảo hóa một máy vật lý thành nhiều máy, chạy nhiều hệ điều hành, từ đó nâng cao tỷ lệ sử dụng tài nguyên. Loại còn lại gọi là máy ảo tiến trình (process virtual machine), cung cấp sự trừu tượng cho một số ngôn ngữ lập trình cao cấp, cho phép các chương trình máy tính được viết bằng ngôn ngữ này chạy trên các nền tảng khác nhau theo cách không phụ thuộc vào nền tảng.
JVM là một loại máy ảo quy trình được thiết kế cho ngôn ngữ lập trình Java. Các chương trình viết bằng ngôn ngữ Java trước tiên được biên dịch thành mã byte Java (một loại mã nhị phân ở trạng thái trung gian), mã byte Java được JVM diễn giải và thực thi: JVM gửi mã byte đến trình thông dịch, và trình thông dịch dịch mã thành mã máy trên các máy khác nhau, sau đó chạy trên máy.
Máy ảo blockchain là một loại máy ảo tiến trình. Trong bối cảnh của blockchain, máy ảo đề cập đến việc ảo hóa một trạng thái máy phân tán, được sử dụng để thực thi hợp đồng một cách phân tán, chạy dApp. Tương tự như JVM, EVM là một loại máy ảo tiến trình được thiết kế cho ngôn ngữ Solidity, hợp đồng thông minh đầu tiên được biên dịch thành mã byte opcode, sau đó được EVM giải thích và thực thi.
Các chuỗi công khai mới nổi bên ngoài Ethereum khi triển khai máy ảo của riêng mình thường sử dụng máy ảo dựa trên mã byte WASM hoặc eBPF. WASM là một định dạng mã byte nhỏ, tải nhanh, có khả năng di động và dựa trên cơ chế bảo mật sandbox, cho phép các lập trình viên sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau (C, C++, Rust, Go, Python, Java và thậm chí TypeScript, v.v.) để viết hợp đồng thông minh, sau đó biên dịch thành mã byte WASM và thực thi. Hợp đồng thông minh được thực thi trên chuỗi công khai Sei chính là sử dụng định dạng mã byte này.
eBPF có nguồn gốc từ BPF (Berkeley Packet Filter, bộ lọc gói dữ liệu Berkeley), ban đầu được sử dụng để lọc gói dữ liệu mạng một cách hiệu quả, sau đó trải qua quá trình phát triển thành eBPF, cung cấp tập lệnh phong phú hơn.
Nó là một công nghệ cách mạng cho phép can thiệp và sửa đổi hành vi của kernel hệ điều hành một cách động mà không cần thay đổi mã nguồn. Sau đó, công nghệ này đã ra khỏi kernel và phát triển thành runtime eBPF ở chế độ người dùng, với hiệu suất cao, an toàn và tính di động. Các hợp đồng thông minh được thực thi trên Solana đều được biên dịch thành mã byte eBPF và chạy trên mạng blockchain của nó.
Trong các chuỗi khối L1 khác, Aptos và Sui sử dụng ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh Move, biên dịch thành mã byte riêng biệt để thực thi trên máy ảo Move. Monad thì tự thiết kế máy ảo tương thích với mã byte opcode EVM (nhánh Shanghai).
Thực hiện song song
Thực thi song song là một kỹ thuật như vậy:
Có thể phát huy lợi thế của bộ xử lý đa lõi để xử lý nhiều nhiệm vụ đồng thời, tăng cường thông lượng hệ thống;
Đảm bảo rằng kết quả giao dịch nhận được hoàn toàn giống nhau với việc thực hiện các giao dịch theo thứ tự tuần tự.
Mạng blockchain thường sử dụng TPS (số lượng giao dịch xử lý mỗi giây) như một chỉ số kỹ thuật để đo lường tốc độ xử lý. Cơ chế thực thi song song khá phức tạp và cũng rất thử thách trình độ kỹ thuật của các nhà phát triển, việc giải thích rõ ràng không dễ dàng. Dưới đây, tôi sẽ bắt đầu từ một ví dụ "ngân hàng" để giải thích song song thực thi là gì.
Đầu tiên, chuỗi thực thi là gì?
Tình huống 1: Nếu chúng ta coi hệ thống như một ngân hàng, và CPU xử lý nhiệm vụ như một quầy tiếp tân, thì việc thực hiện nhiệm vụ theo tuần tự giống như ngân hàng chỉ có một quầy tiếp nhận giao dịch. Lúc này, khách hàng (nhiệm vụ) đến ngân hàng chỉ có thể xếp thành một hàng dài, lần lượt thực hiện giao dịch. Đối với mỗi khách hàng, nhân viên quầy phải lặp lại cùng một hành động (thực hiện chỉ thị) để phục vụ khách hàng. Khi chưa đến lượt mình, khách hàng chỉ có thể chờ đợi, điều này gây ra sự kéo dài thời gian giao dịch.
Vậy thì thực thi song song là gì?
Tình huống 2: Lúc này ngân hàng thấy đông đúc, nên đã mở thêm một vài quầy để xử lý giao dịch, có 4 giao dịch viên cùng xử lý công việc tại quầy, tốc độ đã nhanh hơn khoảng 4 lần so với trước đây, vì vậy thời gian khách hàng chờ đợi cũng giảm xuống còn khoảng 1/4 so với trước, tốc độ xử lý giao dịch của ngân hàng đã được nâng cao.
Nếu không thực hiện bảo vệ, điều gì sẽ xảy ra khi hai người cùng chuyển tiền cho một người khác?
Tình huống 3: A, B và C ba người, tài khoản của họ lần lượt có 2 ETH, 1 ETH
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
10 thích
Phần thưởng
10
7
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
GasGasGasBro
· 22giờ trước
gas lại sắp tăng lên rồi
Xem bản gốcTrả lời0
0xTherapist
· 22giờ trước
gas thật cao nhỉ
Xem bản gốcTrả lời0
LiquidationAlert
· 22giờ trước
Phí gas cuối cùng có thể giảm được không?
Xem bản gốcTrả lời0
BlockchainArchaeologist
· 22giờ trước
Sao lại cảm thấy Phi tập trung lại bị hạn chế bởi những nút thắt?
EVM song song: Chương mới của Blockchain hiệu suất cao
EVM song song: Vượt qua chuỗi, vượt qua giới hạn hiệu suất của Blockchain
Hiệu suất đã trở thành nút thắt cho sự phát triển tiếp theo của ngành công nghiệp Blockchain. Mạng Blockchain đã tạo ra một nền tảng tin cậy mới, phi tập trung cho cá nhân và doanh nghiệp thực hiện giao dịch.
Mạng blockchain thế hệ đầu tiên đại diện bởi Bitcoin đã mở ra một mô hình giao dịch tiền điện tử phi tập trung mới thông qua cách ghi chép phân tán, cách mạng hóa một kỷ nguyên mới. Mạng blockchain thế hệ thứ hai đại diện bởi Ethereum thì phát huy tối đa trí tưởng tượng, đề xuất thực hiện ứng dụng phi tập trung (dApp) theo cách của một máy trạng thái phân tán.
Kể từ đó, mạng Blockchain đã mở ra lịch sử phát triển nhanh chóng của chính nó trong hơn một thập kỷ, từ cơ sở hạ tầng Web3 đến nhiều lĩnh vực đại diện như DeFi, NFT, mạng xã hội và GameFi, đã ra đời vô số sự đổi mới về công nghệ hoặc mô hình kinh doanh. Sự phát triển mạnh mẽ của ngành đòi hỏi phải liên tục thu hút người dùng mới tham gia vào việc xây dựng hệ sinh thái ứng dụng phi tập trung, điều này lại đặt ra yêu cầu cao hơn về trải nghiệm sản phẩm.
Web3, như một hình thức sản phẩm "chưa từng có trong lịch sử", không chỉ cần đổi mới trong việc đáp ứng nhu cầu của người dùng (nhu cầu chức năng), mà còn phải xem xét cách đạt được sự cân bằng giữa tính an toàn và hiệu suất (nhu cầu phi chức năng). Kể từ khi ra đời, đã có nhiều giải pháp khác nhau được đưa ra nhằm cố gắng giải quyết các vấn đề về hiệu suất.
Các giải pháp này có thể được chia thành hai loại: một loại là giải pháp mở rộng trên chuỗi, như phân đoạn (sharding) và đồ thị không chu kỳ có hướng (DAG); một loại là giải pháp mở rộng ngoài chuỗi, như Plasma, mạng lưới ánh sáng, chuỗi bên và Rollups, v.v. Nhưng điều này vẫn còn xa mới theo kịp tốc độ tăng trưởng nhanh chóng của giao dịch trên chuỗi.
Đặc biệt là sau khi trải qua Mùa hè DeFi năm 2020 và sự bùng nổ liên tục của các ký hiệu trong hệ sinh thái Bitcoin vào cuối năm 2023, ngành công nghiệp đang cần một giải pháp nâng cao hiệu suất mới để đáp ứng yêu cầu "hiệu suất cao, phí thấp". Blockchain song song đã ra đời trong bối cảnh như vậy.
Tóm tắt câu chuyện EVM song song
Cuộc cạnh tranh giữa hai thế lực trong lĩnh vực Blockchain song song được đánh dấu bởi câu chuyện EVM song song. Việc xử lý giao dịch của Ethereum là tuần tự, giao dịch phải được thực hiện theo thứ tự từng cái một, hiệu suất sử dụng tài nguyên không cao. Nếu chuyển đổi cách xử lý tuần tự thành xử lý song song sẽ mang lại sự cải thiện lớn về hiệu suất.
Các đối thủ của Ethereum như Solana, Aptos và Sui đều có khả năng xử lý song song, và hệ sinh thái cũng phát triển khá tốt, giá trị vốn hóa lưu thông của các token lần lượt đạt 45 tỷ, 3,3 tỷ và 1,9 tỷ USD, chúng đã hình thành nên một hệ sinh thái không phải EVM song song. Đối mặt với thách thức, hệ sinh thái Ethereum cũng không chịu thua kém, đều đứng lên để cung cấp năng lượng cho EVM, chúng đã hình thành nên một hệ sinh thái EVM song song.
Sei trong đề xuất nâng cấp phiên bản v2 của mình đã công khai tuyên bố sẽ trở thành "chuỗi khối EVM song song đầu tiên", hiện tại có giá trị thị trường lưu thông 2.1 tỷ USD, dự đoán sẽ còn phát triển lớn hơn. Hiện tại, chuỗi công cộng EVM song song Monad đang được ưa chuộng nhất trong marketing và được các nhà đầu tư rất chú ý, tiềm năng cũng không thể xem nhẹ. Trong khi đó, chuỗi công cộng L1 Canto có giá trị thị trường 170 triệu USD và đi kèm với cơ sở hạ tầng công cộng miễn phí cũng đã công bố đề xuất nâng cấp EVM song song của riêng mình.
Ngoài ra, nhiều dự án L2 vẫn đang ở giai đoạn đầu cũng đang cung cấp sự cải thiện hiệu suất đa sinh thái thông qua việc tích hợp khả năng của nhiều chuỗi L1. Ngoài Neon đã đạt được 69 triệu USD giá trị thị trường lưu thông, các dự án khác vẫn thiếu dữ liệu liên quan. Tin rằng trong tương lai sẽ có nhiều dự án L1 và L2 hơn tham gia vào cuộc chiến blockchain song song.
Không chỉ có câu chuyện EVM song song còn có không gian tăng trưởng thị trường lớn, mà lĩnh vực blockchain song song thuộc câu chuyện EVM song song cũng còn có không gian tăng trưởng thị trường lớn, vì vậy triển vọng thị trường rất rộng lớn.
Hiện tại, tổng giá trị vốn hóa lưu thông của L1 và L2 là 7521,23 tỷ USD, giá trị vốn hóa lưu thông của Blockchain song song là 525,39 tỷ USD, chỉ chiếm khoảng 7%. Trong đó, giá trị vốn hóa lưu thông của các dự án liên quan đến narative EVM song song là 23,39 tỷ USD, chỉ chiếm 4% giá trị vốn hóa lưu thông của Blockchain song song.
Dự án kể chuyện EVM song song chủ yếu được chia thành blockchain đơn thể và blockchain mô-đun, trong đó blockchain đơn thể lại được chia thành L1 và L2. Từ tổng số dự án và sự phát triển của một số lĩnh vực chính, có thể thấy rằng hệ sinh thái các blockchain công cộng EVM L1 song song vẫn còn nhiều không gian phát triển so với hệ sinh thái Ethereum.
DeFi có yêu cầu "tốc độ cao và phí thấp", trong khi lĩnh vực game có yêu cầu "tương tác thời gian thực mạnh mẽ", cả hai đều có yêu cầu nhất định về tốc độ thực thi. EVM song song chắc chắn sẽ mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn cho những dự án này, thúc đẩy sự phát triển của ngành vào một giai đoạn hoàn toàn mới.
L1 là chuỗi công khai mới với khả năng thực thi song song tích hợp, là cơ sở hạ tầng hiệu suất cao. Trong nhóm L1, các dự án như Sei v2, Monad và Canto đại diện cho thiết kế EVM song song tự định nghĩa, tương thích với hệ sinh thái Ethereum và cung cấp khả năng xử lý giao dịch với thông lượng cao.
L2 thông qua việc tích hợp khả năng của các chuỗi L1 khác, cung cấp khả năng mở rộng cho hợp tác xuyên sinh thái, là sự nổi bật của rollup. Trong nhóm L2 này, Neon là một mô phỏng EVM trên mạng Solana, còn Eclipse sử dụng Solana để thực hiện giao dịch nhưng tính toán trên EVM. Lumio tương tự như Eclipse, chỉ khác là nó thay thế lớp thực thi bằng Aptos.
Ngoài giải pháp blockchain đơn thể nêu trên, Fuel đã đề xuất ý tưởng blockchain mô-đun của riêng mình. Nó sẽ định vị mình là hệ điều hành rollup của Ethereum trong phiên bản thứ hai, cung cấp khả năng thực thi mô-đun linh hoạt và triệt để hơn.
Fuel tập trung vào việc thực hiện giao dịch, trong khi đó phần còn lại được ủy thác cho một hoặc nhiều lớp độc lập của Blockchain, từ đó tạo ra sự kết hợp linh hoạt hơn: có thể trở thành L2, L1, thậm chí là sidechain hoặc kênh trạng thái. Hiện tại, hệ sinh thái Fuel có 17 dự án, chủ yếu tập trung vào ba lĩnh vực DeFi, NFT và cơ sở hạ tầng.
Nguyên lý công nghệ EVM song song
Để thực hiện việc thực thi giao dịch phi tập trung, mạng Blockchain phải thực hiện 4 trách nhiệm:
EVM song song chủ yếu là tối ưu hóa hiệu suất của lớp thực thi. Điều này được chia thành hai loại: giải pháp mạng lớp một (L1) và giải pháp mạng lớp hai (L2). Giải pháp L1 giới thiệu cơ chế thực thi giao dịch song song, cho phép giao dịch thực thi song song trong máy ảo. Giải pháp L2 về bản chất là sử dụng máy ảo L1 đã được song song hóa để thực hiện một mức độ nào đó của "thực thi ngoài chuỗi + thanh toán trên chuỗi".
Vì vậy, để hiểu nguyên lý kỹ thuật của EVM song song, cần phải phân tích nó: trước tiên hiểu máy ảo (virtual machine) là gì, sau đó hiểu thực thi song song (parallel execution) là gì.
Máy ảo
Trong khoa học máy tính, máy ảo chỉ đến việc ảo hóa (virtualization) hoặc mô phỏng (emulation) hệ thống máy tính.
Máy ảo được chia thành hai loại, một loại gọi là máy ảo hệ thống (system virtual machine), có thể ảo hóa một máy vật lý thành nhiều máy, chạy nhiều hệ điều hành, từ đó nâng cao tỷ lệ sử dụng tài nguyên. Loại còn lại gọi là máy ảo tiến trình (process virtual machine), cung cấp sự trừu tượng cho một số ngôn ngữ lập trình cao cấp, cho phép các chương trình máy tính được viết bằng ngôn ngữ này chạy trên các nền tảng khác nhau theo cách không phụ thuộc vào nền tảng.
JVM là một loại máy ảo quy trình được thiết kế cho ngôn ngữ lập trình Java. Các chương trình viết bằng ngôn ngữ Java trước tiên được biên dịch thành mã byte Java (một loại mã nhị phân ở trạng thái trung gian), mã byte Java được JVM diễn giải và thực thi: JVM gửi mã byte đến trình thông dịch, và trình thông dịch dịch mã thành mã máy trên các máy khác nhau, sau đó chạy trên máy.
Máy ảo blockchain là một loại máy ảo tiến trình. Trong bối cảnh của blockchain, máy ảo đề cập đến việc ảo hóa một trạng thái máy phân tán, được sử dụng để thực thi hợp đồng một cách phân tán, chạy dApp. Tương tự như JVM, EVM là một loại máy ảo tiến trình được thiết kế cho ngôn ngữ Solidity, hợp đồng thông minh đầu tiên được biên dịch thành mã byte opcode, sau đó được EVM giải thích và thực thi.
Các chuỗi công khai mới nổi bên ngoài Ethereum khi triển khai máy ảo của riêng mình thường sử dụng máy ảo dựa trên mã byte WASM hoặc eBPF. WASM là một định dạng mã byte nhỏ, tải nhanh, có khả năng di động và dựa trên cơ chế bảo mật sandbox, cho phép các lập trình viên sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau (C, C++, Rust, Go, Python, Java và thậm chí TypeScript, v.v.) để viết hợp đồng thông minh, sau đó biên dịch thành mã byte WASM và thực thi. Hợp đồng thông minh được thực thi trên chuỗi công khai Sei chính là sử dụng định dạng mã byte này.
eBPF có nguồn gốc từ BPF (Berkeley Packet Filter, bộ lọc gói dữ liệu Berkeley), ban đầu được sử dụng để lọc gói dữ liệu mạng một cách hiệu quả, sau đó trải qua quá trình phát triển thành eBPF, cung cấp tập lệnh phong phú hơn.
Nó là một công nghệ cách mạng cho phép can thiệp và sửa đổi hành vi của kernel hệ điều hành một cách động mà không cần thay đổi mã nguồn. Sau đó, công nghệ này đã ra khỏi kernel và phát triển thành runtime eBPF ở chế độ người dùng, với hiệu suất cao, an toàn và tính di động. Các hợp đồng thông minh được thực thi trên Solana đều được biên dịch thành mã byte eBPF và chạy trên mạng blockchain của nó.
Trong các chuỗi khối L1 khác, Aptos và Sui sử dụng ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh Move, biên dịch thành mã byte riêng biệt để thực thi trên máy ảo Move. Monad thì tự thiết kế máy ảo tương thích với mã byte opcode EVM (nhánh Shanghai).
Thực hiện song song
Thực thi song song là một kỹ thuật như vậy:
Mạng blockchain thường sử dụng TPS (số lượng giao dịch xử lý mỗi giây) như một chỉ số kỹ thuật để đo lường tốc độ xử lý. Cơ chế thực thi song song khá phức tạp và cũng rất thử thách trình độ kỹ thuật của các nhà phát triển, việc giải thích rõ ràng không dễ dàng. Dưới đây, tôi sẽ bắt đầu từ một ví dụ "ngân hàng" để giải thích song song thực thi là gì.
Đầu tiên, chuỗi thực thi là gì?
Tình huống 1: Nếu chúng ta coi hệ thống như một ngân hàng, và CPU xử lý nhiệm vụ như một quầy tiếp tân, thì việc thực hiện nhiệm vụ theo tuần tự giống như ngân hàng chỉ có một quầy tiếp nhận giao dịch. Lúc này, khách hàng (nhiệm vụ) đến ngân hàng chỉ có thể xếp thành một hàng dài, lần lượt thực hiện giao dịch. Đối với mỗi khách hàng, nhân viên quầy phải lặp lại cùng một hành động (thực hiện chỉ thị) để phục vụ khách hàng. Khi chưa đến lượt mình, khách hàng chỉ có thể chờ đợi, điều này gây ra sự kéo dài thời gian giao dịch.
Vậy thì thực thi song song là gì?
Tình huống 2: Lúc này ngân hàng thấy đông đúc, nên đã mở thêm một vài quầy để xử lý giao dịch, có 4 giao dịch viên cùng xử lý công việc tại quầy, tốc độ đã nhanh hơn khoảng 4 lần so với trước đây, vì vậy thời gian khách hàng chờ đợi cũng giảm xuống còn khoảng 1/4 so với trước, tốc độ xử lý giao dịch của ngân hàng đã được nâng cao.
Nếu không thực hiện bảo vệ, điều gì sẽ xảy ra khi hai người cùng chuyển tiền cho một người khác?
Tình huống 3: A, B và C ba người, tài khoản của họ lần lượt có 2 ETH, 1 ETH