以太坊虛擬機EVM及其演進

EVM與Solidity

智能合約開發是區塊鏈工程師的核心技能。開發者通常使用Solidity等高級語言編寫業務邏輯,但EVM無法直接理解這些代碼。需要將其編譯成虛擬機可執行的低級操作碼或字節碼。雖然有工具可以自動完成這一轉換過程,但了解底層原理仍很有價值。

直接用操作碼編程可以實現最高效率,減少gas消耗。例如,某知名NFT交易平台的協議就大量使用內聯匯編來降低用戶gas成本。

EVM標準與實現

EVM作爲智能合約的執行環境,定義了業界通用的字節碼標準。這種標準化使得開發者可以在多個兼容網路上高效部署合約。

盡管遵循相同標準,不同的EVM實現可能採用不同的編程語言和優化方法。例如,以太坊的主要客戶端用Go語言實現EVM,而另一個團隊則維護C++版本。這種多樣性爲工程優化和定制化提供了空間。

並行EVM技術

雖然過去人們更關注共識算法創新,但執行層的優化同樣重要。高性能區塊鏈需要在共識和執行兩個方面都有創新。僅改進共識算法的EVM鏈往往需要更強大的硬件來支撐性能提升。

並行處理的需求

傳統區塊鏈系統通常按順序處理交易,類似單核CPU。這種方法雖然簡單,但難以應對大規模用戶基礎。並行虛擬機允許同時處理多筆交易,顯著提高吞吐量。

並行執行帶來了新的挑戰,如處理並發交易對同一合約的寫入。需要設計機制來解決這些衝突。不相關合約的並行執行可以按線程數成比例提升性能。

並行EVM的創新

一些新興項目在並行EVM領域進行了創新:

• 並行交易執行:採用樂觀並行算法,允許多個交易同時處理,通過檢查輸入輸出關係決定是否並行執行。

• 延遲執行:將交易執行推遲到獨立通道,最大化利用區塊時間。

• 自定義狀態數據庫:優化狀態存儲和訪問,提高執行效率。

• 高性能共識機制:改進共識算法,支持大規模分布式操作。

並行EVM的挑戰

主要挑戰包括:

• 狀態衝突:需要仔細設計衝突檢測和解決機制。

• 知識產權保護:平衡開源與保護核心技術。

• 節點去中心化:在性能和去中心化之間尋求平衡。

並行EVM項目概覽

目前主要有三類並行EVM項目:

1. 升級現有EVM兼容Layer 1網路
2. 原生並行執行的新Layer 1網路
3. 採用非EVM並行技術的Layer網路

一些代表性項目包括:

• Monad:專注優化EVM並行執行,目標10,000 TPS。
• Sei:推出並行EVM網路Sei V2,支持應用一鍵遷移。
• Artela:通過EVM++雙虛擬機增強執行層。
• Neon:在Solana上實現EVM兼容性。
• Eclipse:將Solana VM引入以太坊Layer。

這些創新有望提高區塊鏈性能,推動行業向前發展。未來並行EVM技術的應用和完善將持續塑造區塊鏈生態系統。