خريطة بانورامية لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: ما هي أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
1. لمحة عامة عن حلول توسيع البلوكشين
تكشف "مثلث الاستحالة" في blockchain عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، حيث من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أمان مطلق، مشاركة جماعية، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. فيما يتعلق بموضوع "القابلية للتوسع"، هناك مجموعة من الحلول الرائجة لتوسيع blockchain في السوق، مصنفة وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تنفيذ تحسين التوسع: تعزيز القدرة التنفيذية في الموقع، مثل المعالجة المتوازية، GPU، والأنوية المتعددة
توسعة قائمة على عزل الحالة: تقسيم أفقي للحالة، مثل الشظايا، UTXO، والشبكات الفرعية المتعددة.
توسيع من نوع التفويض خارج السلسلة: وضع التنفيذ خارج السلسلة، مثل Rollup، Coprocessor، DA
توسيع تفكيك الهيكل: بنية معيارية، تشغيل متعاون، مثل سلسلة الوحدات، مرتبة مشتركة، Rollup Mesh
التوسع المتزامن غير المتزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع blockchain: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، تقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكلية Stateless، وغيرها، مما يشمل عدة مستويات من التنفيذ، الحالة، البيانات، الهيكل، وهي نظام توسيع كامل "تعاون متعدد المستويات، تجميع وحدات". وتركز هذه المقالة على طريقة التوسع التي تعتمد على الحساب المتوازي كتيار سائد.
الحساب المتوازي داخل السلسلة، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. يمكن تقسيم طرق التوسع بناءً على آلية التوازي إلى خمس فئات، تمثل كل فئة مطامح أداء ونموذج تطوير وفلسفة هيكلية مختلفة، حيث تتناقص حجم الجسيمات المتوازية تدريجياً، وتزداد قوة التوازي، وتزداد تعقيد جدولة العمليات، كما تزداد تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
مستوى الحساب المتوازي: يمثل المشروع Solana
التوازي على مستوى الكائن: يمثل مشروع Sui
مستوى التداول المتوازي: يمثل المشروع Monad، Aptos
استدعاء مستوى / VM ميكرو متوازي: يمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات: يمثل مشروع GatlingX
نموذج تزامن غير متزامن خارج السلسلة، يمثل نظام كائنات الممثلين، والذي ينتمي إلى نمط حسابي متوازي آخر، كنظام رسائل عابرة للسلاسل/غير متزامن، حيث يعمل كل وكيل كـ "عملية كائن ذكي" تعمل بشكل مستقل، وبطريقة متوازية مع رسائل غير متزامنة، ومحركات الأحداث، وبدون جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
إن حلول التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو التقسيم، تنتمي إلى آليات التزامن على مستوى النظام، وليس إلى حسابات متوازية على مستوى السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، وليس من خلال زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الحلول التوسعية ليست محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها لمقارنة أوجه الشبه والاختلاف في مفاهيم الهيكل.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
لقد تطور هيكل المعالجة المتسلسلة للإيثيريوم حتى الآن، حيث شهد تجارب متعددة للتوسع مثل التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المودولية، ولكن لا يزال هناك اختناق في السعة في طبقة التنفيذ لم يتم تحقيق突破 جوهري بعد. وفي الوقت نفسه، لا تزال EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين وإمكانات النظام البيئي الحالية لعقود الذكاء. لذلك، فإن سلسلة تعزيز EVM المتوازية تعتبر المسار الرئيسي الذي يوازن بين توافق النظام البيئي وتحسين أداء التنفيذ، مما يجعلها اتجاهًا مهمًا في جولة جديدة من تطور التوسع. يعتبر كل من Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث ينطلق كل منهما من تنفيذ متأخر وتفكيك الحالة، لبناء هيكل معالجة متسلسل قائم على EVM موجه نحو السيناريوهات ذات التزامن العالي والسعة العالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة كتل عالية الأداء Layer1 أعيد تصميمها لآلة الإيثريوم الافتراضية، تستند إلى مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية من خلال المعالجة المتسلسلة، حيث يتم تنفيذ الطبقة المتفق عليها بشكل غير متزامن، والطبقة التنفيذية بشكل متزامن متفائل. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي التوافق والتخزين، أدخلت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء ونظام قاعدة بيانات مخصص، مما يحقق تحسينًا من البداية إلى النهاية.
التسلسل: آلية التنفيذ المتوازي متعددة المراحل
Pipelining هو الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الأساسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة ومعالجة هذه المراحل بالتوازي، مما يؤدي إلى تشكيل بنية خط أنابيب ثلاثية الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين الإنتاجية وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات، والوصول إلى توافق القرار، وتنفيذ المعاملات، وتقديم الكتل.
تنفيذ غير متزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلاسل التقليدية، يكون إجماع المعاملات والتنفيذ عادةً عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من أداء التوسع. حقق Monad "تنفيذ غير متزامن" لتحقيق إجماع الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل كبير من وقت الكتلة وزمن التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعمليات المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية التوافق مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقد.
يتم تشغيل العملية بشكل غير متزامن بعد اكتمال التوافق.
بعد اكتمال الإجماع، يتم الدخول مباشرة إلى عملية توافق الكتلة التالية دون الحاجة إلى الانتظار لإكمال التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذج تسلسل صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارضات الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بالتوازي بتفاؤل، على افتراض أن معظم المعاملات لا تتعارض مع بعضها البعض.
تشغيل "كاشف تعارضات" في نفس الوقت لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة.
إذا تم الكشف عن تعارض، سيتم إعادة تنفيذ المعاملات المتعارضة بشكل متسلسل لضمان صحة الحالة.
اختارت Monad مسار التوافق: تقليل تعديل قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التصادمات ديناميكيًا أثناء التنفيذ لتحقيق التوازي، مما يجعلها أكثر شبهاً بإيثريوم للأداء، ومعدل النضج العالي يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهي مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بالمقارنة مع تحديد L1 لـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتوافق مع EVM، يمكن أن تعمل كبلوكشين L1 مستقل، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على إيثيريوم أو مكون模块化. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحسابات وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتخطيط بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التزامن داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: هيكل Micro-VM + State Dependency DAG وآلية التزامن模块化، التي تبني معًا نظام تنفيذ متوازي يركز على "التخييط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM: الحساب هو الخيط
ماجاث إيث قدم نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب"، مما أدى إلى "تخطيط" بيئة التنفيذ، مما يوفر وحدة عزل أصغر لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض من خلال رسائل غير متزامنة، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ المستقل والتخزين المستقل، مما يجعلها طبيعة متوازية.
اعتماد الحالة DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG يعتمد على علاقات وصول حالة الحساب، حيث يُحافظ النظام في الوقت الحقيقي على رسم بياني عالمي للاعتماد. يتم نمذجة جميع الحسابات التي يتم تعديلها وقراءتها خلال كل معاملة كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما سيتم جدولة المعاملات المعتمدة بالتسلسل أو التأخير وفقًا لترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
تنفيذ غير متزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. نداءات العقد غير متزامنة ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون حظر الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يكسر MegaETH نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدي EVM، حيث يحقق تغليف الميكرو-آلة الافتراضية على أساس الحسابات، ويستخدم رسم الاعتماد على الحالة لجدولة المعاملات، ويستبدل آلية الرسائل غير المتزامنة بدعوة المكدس المتزامن. إنه منصة حساب متوازٍ مصممة من جديد من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → تدفق التنفيذ"، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل، مما يتيح التحرير من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، مما يجعله أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت فكرة Ethereum.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH بشكل كبير عن الشقوق: حيث تقسم الشقوق سلسلة الكتل أفقيًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة، كل سلسلة فرعية مسؤولة عن جزء من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع مستوى الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، مع توسيع أفقي فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل الاثنان اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحساب المتوازي مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على تحسين مسار الإنتاجية بهدف أساسي هو زيادة TPS داخل السلسلة، وتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات من خلال التنفيذ المتأخر وهيكل الميكرو الافتراضي. بينما تُعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى، متعددة الوظائف ومتوازية، حيث يُطلق على آلية الحساب المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة، وتدعم بيئات متعددة للآلات الافتراضية، وتدمج تقنيات متقدمة مثل إثباتات المعرفة الصفرية وبيئات التنفيذ الموثوقة.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية Rollup Mesh:
معالجة خط الأنابيب غير المتزامن على مدار生命周期: تقوم Pharos بفصل مراحل المعاملة المختلفة وتستخدم طريقة المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالعمل بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي تحسين الكفاءة العامة للمعالجة.
تنفيذ مزدوج للآلة الافتراضية: يدعم Pharos بيئتي الآلة الافتراضية EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة حسب الحاجة. لا تعزز هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات المعالجة الخاصة: تعد SPNs مكونًا رئيسيًا في بنية Pharos، مشابهة للشبكات الفرعية المودولية، مصممة خصيصًا لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص الموارد الديناميكي ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز بشكل أكبر قابلية توسع النظام وأدائه.
آلية الإجماع المعيارية وآلية إعادة الرهن: قدمت Pharos آلية إجماع مرنة تدعم نماذج إجماع متعددة، وتحقق المشاركة الآمنة والموارد المتكاملة بين الشبكة الرئيسية و SPNs من خلال بروتوكول إعادة الرهن.
علاوة على ذلك، أعادت Pharos بناء نموذج التنفيذ من خلال محرك التخزين الأساسي باستخدام أشجار Merkle متعددة الإصدارات، والترميز التفاضلي، وعنوان الإصدار، وتقنية الانخفاض ADS، مما أطلق محرك التخزين عالي الأداء Pharos Store للبلوكشين الأصلي، مع تحقيق قدرة معالجة على السلسلة ذات معدل نقل عالٍ، وزمن وصول منخفض، وقابلية تحقق قوية.
بشكل عام، تمكنت بنية Rollup Mesh الخاصة بـ Pharos من تحقيق قدرة حسابية متوازية عالية الأداء من خلال التصميم النمطي وآلية المعالجة غير المتزامنة. حيث تُعتبر Pharos منسقًا للتوزيع المتوازي عبر Rollup، وليست مُحسّنًا للتنفيذ "داخل السلسلة"، بل تتحمل المهام التنفيذية المخصصة المتنوعة من خلال SPNs.
بالإضافة إلى Monad و MegaETH و Pharos
شاهد النسخة الأصلية
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
تحليل شامل للحوسبة المتوازية في Web3: الطريق المستقبلي لتوسيع EVM
خريطة بانورامية لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: ما هي أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
1. لمحة عامة عن حلول توسيع البلوكشين
تكشف "مثلث الاستحالة" في blockchain عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، حيث من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أمان مطلق، مشاركة جماعية، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. فيما يتعلق بموضوع "القابلية للتوسع"، هناك مجموعة من الحلول الرائجة لتوسيع blockchain في السوق، مصنفة وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تشمل حلول توسيع blockchain: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، تقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكلية Stateless، وغيرها، مما يشمل عدة مستويات من التنفيذ، الحالة، البيانات، الهيكل، وهي نظام توسيع كامل "تعاون متعدد المستويات، تجميع وحدات". وتركز هذه المقالة على طريقة التوسع التي تعتمد على الحساب المتوازي كتيار سائد.
الحساب المتوازي داخل السلسلة، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. يمكن تقسيم طرق التوسع بناءً على آلية التوازي إلى خمس فئات، تمثل كل فئة مطامح أداء ونموذج تطوير وفلسفة هيكلية مختلفة، حيث تتناقص حجم الجسيمات المتوازية تدريجياً، وتزداد قوة التوازي، وتزداد تعقيد جدولة العمليات، كما تزداد تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج تزامن غير متزامن خارج السلسلة، يمثل نظام كائنات الممثلين، والذي ينتمي إلى نمط حسابي متوازي آخر، كنظام رسائل عابرة للسلاسل/غير متزامن، حيث يعمل كل وكيل كـ "عملية كائن ذكي" تعمل بشكل مستقل، وبطريقة متوازية مع رسائل غير متزامنة، ومحركات الأحداث، وبدون جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
إن حلول التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو التقسيم، تنتمي إلى آليات التزامن على مستوى النظام، وليس إلى حسابات متوازية على مستوى السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل/مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، وليس من خلال زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الحلول التوسعية ليست محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها لمقارنة أوجه الشبه والاختلاف في مفاهيم الهيكل.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
لقد تطور هيكل المعالجة المتسلسلة للإيثيريوم حتى الآن، حيث شهد تجارب متعددة للتوسع مثل التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المودولية، ولكن لا يزال هناك اختناق في السعة في طبقة التنفيذ لم يتم تحقيق突破 جوهري بعد. وفي الوقت نفسه، لا تزال EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين وإمكانات النظام البيئي الحالية لعقود الذكاء. لذلك، فإن سلسلة تعزيز EVM المتوازية تعتبر المسار الرئيسي الذي يوازن بين توافق النظام البيئي وتحسين أداء التنفيذ، مما يجعلها اتجاهًا مهمًا في جولة جديدة من تطور التوسع. يعتبر كل من Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث ينطلق كل منهما من تنفيذ متأخر وتفكيك الحالة، لبناء هيكل معالجة متسلسل قائم على EVM موجه نحو السيناريوهات ذات التزامن العالي والسعة العالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة كتل عالية الأداء Layer1 أعيد تصميمها لآلة الإيثريوم الافتراضية، تستند إلى مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية من خلال المعالجة المتسلسلة، حيث يتم تنفيذ الطبقة المتفق عليها بشكل غير متزامن، والطبقة التنفيذية بشكل متزامن متفائل. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي التوافق والتخزين، أدخلت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء ونظام قاعدة بيانات مخصص، مما يحقق تحسينًا من البداية إلى النهاية.
التسلسل: آلية التنفيذ المتوازي متعددة المراحل
Pipelining هو الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الأساسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة ومعالجة هذه المراحل بالتوازي، مما يؤدي إلى تشكيل بنية خط أنابيب ثلاثية الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين الإنتاجية وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات، والوصول إلى توافق القرار، وتنفيذ المعاملات، وتقديم الكتل.
تنفيذ غير متزامن: فك الارتباط بين الإجماع والتنفيذ
في السلاسل التقليدية، يكون إجماع المعاملات والتنفيذ عادةً عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من أداء التوسع. حقق Monad "تنفيذ غير متزامن" لتحقيق إجماع الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل كبير من وقت الكتلة وزمن التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعمليات المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذج تسلسل صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارضات الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختارت Monad مسار التوافق: تقليل تعديل قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التصادمات ديناميكيًا أثناء التنفيذ لتحقيق التوازي، مما يجعلها أكثر شبهاً بإيثريوم للأداء، ومعدل النضج العالي يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهي مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بالمقارنة مع تحديد L1 لـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتوافق مع EVM، يمكن أن تعمل كبلوكشين L1 مستقل، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على إيثيريوم أو مكون模块化. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحسابات وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتخطيط بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التزامن داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: هيكل Micro-VM + State Dependency DAG وآلية التزامن模块化، التي تبني معًا نظام تنفيذ متوازي يركز على "التخييط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM: الحساب هو الخيط
ماجاث إيث قدم نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب"، مما أدى إلى "تخطيط" بيئة التنفيذ، مما يوفر وحدة عزل أصغر لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض من خلال رسائل غير متزامنة، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ المستقل والتخزين المستقل، مما يجعلها طبيعة متوازية.
اعتماد الحالة DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
بنت MegaETH نظام جدولة DAG يعتمد على علاقات وصول حالة الحساب، حيث يُحافظ النظام في الوقت الحقيقي على رسم بياني عالمي للاعتماد. يتم نمذجة جميع الحسابات التي يتم تعديلها وقراءتها خلال كل معاملة كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما سيتم جدولة المعاملات المعتمدة بالتسلسل أو التأخير وفقًا لترتيب الطوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
تنفيذ غير متزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. نداءات العقد غير متزامنة ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون حظر الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يكسر MegaETH نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدي EVM، حيث يحقق تغليف الميكرو-آلة الافتراضية على أساس الحسابات، ويستخدم رسم الاعتماد على الحالة لجدولة المعاملات، ويستبدل آلية الرسائل غير المتزامنة بدعوة المكدس المتزامن. إنه منصة حساب متوازٍ مصممة من جديد من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → تدفق التنفيذ"، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل، مما يتيح التحرير من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، مما يجعله أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت فكرة Ethereum.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH بشكل كبير عن الشقوق: حيث تقسم الشقوق سلسلة الكتل أفقيًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة، كل سلسلة فرعية مسؤولة عن جزء من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع مستوى الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، مع توسيع أفقي فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل الاثنان اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحساب المتوازي مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على تحسين مسار الإنتاجية بهدف أساسي هو زيادة TPS داخل السلسلة، وتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات من خلال التنفيذ المتأخر وهيكل الميكرو الافتراضي. بينما تُعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى، متعددة الوظائف ومتوازية، حيث يُطلق على آلية الحساب المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة، وتدعم بيئات متعددة للآلات الافتراضية، وتدمج تقنيات متقدمة مثل إثباتات المعرفة الصفرية وبيئات التنفيذ الموثوقة.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية Rollup Mesh:
علاوة على ذلك، أعادت Pharos بناء نموذج التنفيذ من خلال محرك التخزين الأساسي باستخدام أشجار Merkle متعددة الإصدارات، والترميز التفاضلي، وعنوان الإصدار، وتقنية الانخفاض ADS، مما أطلق محرك التخزين عالي الأداء Pharos Store للبلوكشين الأصلي، مع تحقيق قدرة معالجة على السلسلة ذات معدل نقل عالٍ، وزمن وصول منخفض، وقابلية تحقق قوية.
بشكل عام، تمكنت بنية Rollup Mesh الخاصة بـ Pharos من تحقيق قدرة حسابية متوازية عالية الأداء من خلال التصميم النمطي وآلية المعالجة غير المتزامنة. حيث تُعتبر Pharos منسقًا للتوزيع المتوازي عبر Rollup، وليست مُحسّنًا للتنفيذ "داخل السلسلة"، بل تتحمل المهام التنفيذية المخصصة المتنوعة من خلال SPNs.
بالإضافة إلى Monad و MegaETH و Pharos