EVM: Ethereum

src="https://s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/gimg.gateimg.com/learn/aef8688ead29ce6cd60e1eb7776fefb563209f3e.png" alt="">

EVM (Ethereum Sanal Makinesi) Ethereum'in özüdür ve akıllı sözleşmeler yürütülmesinden ve işlemlerin işlenmesinden sorumludur.

Bir sanal makine genellikle gerçek bir bilgisayarı, tipik olarak bir "hipervizör" (VirtualBox gibi) veya tüm bir işletim sistemi örneği (Linux için KVM gibi) tarafından sanallaştırmak için kullanılır. Sırasıyla, gerçek donanımın, sistem çağrılarının ve diğer çekirdek işlevlerinin yazılım soyutlamalarını sağlamalıdırlar.

EVM daha sınırlı bir alanda çalışır: yalnızca bir bilgi işlem motorudur, bu nedenle Java Sanal Makine (JVM) spesifikasyonuna benzer şekilde hesaplama ve depolama için soyutlamalar sağlar. Üst düzey bir perspektiften bakıldığında, JVM, temel ana bilgisayar işletim sisteminden veya donanımından bağımsız bir çalışma zamanı ortamı sağlamak ve böylece çeşitli sistemler arasında uyumluluk sağlamak üzere tasarlanmıştır. Benzer şekilde, EVM, tipik olarak Solidity tarafından derlenen kendi bytecode talimatlarını yürütür.

EVM bir yarı-Turing tam durum makinesidir. "Yarı" dır, çünkü tüm yürütme adımları sınırlı bir kaynak Gaz tüketir, bu nedenle herhangi bir akıllı sözleşme yürütmesi, yürütme sürecindeki olası hatalardan kaçınarak sınırlı sayıda hesaplama adımıyla sınırlı olacaktır. Tüm Ethereum platformunun durmasına neden olan sonsuz bir döngü.

EVM bir zamanlama işlevi yoktur. Ethereum'nin yürütme modülü, işlemleri bloktan tek tek alır ve bunları sırayla yürütmekten EVM sorumludur. En son dünya durumu, yürütme sürecinde değiştirilecektir. Bir işlem gerçekleştirildikten sonra, blok tamamlandıktan sonra durum en son dünya durumuna ulaşmak için biriktirilecektir. Bir sonraki bloğun yürütülmesi kesinlikle önceki bloğun yürütülmesinden sonraki dünya durumuna bağlıdır, bu nedenle Ethereum işlemlerinin doğrusal yürütme süreci paralel yürütme için iyi bir şekilde optimize edilemez.

Bu anlamda Ethereum protokol, işlemlerin sırayla yürütülmesini şart koşar. Sıralı yürütme, işlemlerin ve akıllı sözleşmeler deterministik bir emir yürütülmesini sağlayarak güvenliği garanti ederken, yüksek yükle karşılaşıldığında ağ tıkanıklığı ve gecikme süresi yol açabilir. Bu nedenle Ethereum önemli performans sorunları vardır ve kapasite genişletme için Layer2 Rollup gerektirir.

Yüksek Performanslı Layer1 Parallelism

Çoğu yüksek performanslı Katman 1, Ethereum paralel işlemeyi işleyememesine bağlı olarak kendi optimizasyon çözümlerini tasarlar. Burada sadece yürütme katmanının, yani sanal makinelerin ve paralel yürütmenin optimizasyonu hakkında konuşuyoruz.

Sanal Makine

EVM, Ethereum'in karma algoritmasını işlemeyi kolaylaştırmak için emir 256 bit sanal makine olarak tasarlanmıştır ve açıkça 256 bit çıktı üretecektir. Bununla birlikte, EVM çalıştıran bilgisayarın akıllı sözleşmeyi yürütmek için 256 bit baytları yerel yapıya eşlemesi gerekir, bu da tüm sistemi çok verimsiz ve kullanışsız hale getirir. Bu nedenle, sanal makine seçimi açısından, yüksek performanslı Katman 1, EVM yerine WASM, eBPF bytecode veya Move bytecode tabanlı sanal makineler kullanır.

WASM, bir sanal alan güvenlik mekanizmasına dayanan kompakt, hızlı yüklenen, taşınabilir bir bayt kodu biçimidir. Geliştiriciler, akıllı sözleşmeler yazmak için birden çok programlama dili (C/C++, Rust, Go, AssemblyScript, JavaScript, vb.) kullanabilir, ardından bunları WASM bayt kodunda derleyebilir ve yürütebilir. WASM, EOS, Dfinity, Polkadot (Gear), Cosmos (CosmWasm), Near vb. dahil olmak üzere birçok blok zinciri projesi tarafından standart olarak kabul edilmiştir. Ethereum, Ethereum'ın yürütme katmanının daha verimli, basit ve tamamen merkezi olmayan bir bilgi işlem platformu olarak uygun olmasını sağlamak için gelecekte WASM'yi de entegre edecek.

Eskiden BPF (Berkeley Paket Filtresi) olarak bilinen eBPF, başlangıçta ağ veri paketlerinin verimli bir şekilde filtrelenmesi için kullanıldı. Evrimden sonra, kaynak kodunu değiştirmeden işletim sistemi çekirdeğinin dinamik müdahalesine ve değiştirilmesine izin veren daha zengin bir komut seti sağlayan eBPF'yi oluşturdu. Daha sonra bu teknoloji, yüksek performanslı, güvenli ve taşınabilir bir kullanıcı modu eBPF çalışma zamanı geliştirmek için çekirdekten gelişti. Solana'de yürütülen tüm akıllı sözleşmeler SBF (eBPF'ye dayalı) bytecode derlenir ve blok zinciri ağında çalıştırılır.

Move, Diem tarafından tasarlanan ve esneklik, güvenlik ve doğrulanabilirliğe odaklanan yeni bir akıllı sözleşme programlama dilidir. Move dili, varlıklar ve işlemlerdeki güvenlik sorunlarını çözmeyi, varlıkları ve işlemleri sıkı bir şekilde tanımlamayı ve kontrol etmeyi amaçlar. Move'un bytecode doğrulayıcısı, Move bytecode analiz eden ve akıllı sözleşme düzeyinde uygulama yapmadan ve çalışma zamanında kontrol etmeden gerekli tür, bellek ve kaynak güvenliği kurallarına uyup uymadığını belirleyen statik bir analiz aracıdır. Aptos, Diem Move'u miras alırken, Sui akıllı sözleşmeler Sui Move'un kendi özelleştirilmiş versiyonu aracılığıyla yazıyor.

Paralel Yürütme

Blok zincirinde paralel yürütme, ilgisiz işlemlerin aynı anda işlenmesi anlamına gelir. İlişkisiz işlemleri birbirini etkilemeyen olaylar olarak değerlendirin. Örneğin, iki kişi farklı borsalarda token ticareti yapıyorsa, işlemleri aynı anda gerçekleştirilebilir. Ancak, aynı platformda işlem görüyorlarsa, işlemlerin belirli bir emir gerçekleştirilmesi gerekebilir.

Paralel yürütmeyi başarmanın temel zorluğu, hangi işlemlerin ilgisiz ve hangilerinin bağımsız olduğunu belirlemektir. Çoğu yüksek performanslı Layer1 iki yaklaşıma dayanır: durum erişim yöntemleri ve iyimser paralel modeller.

Durum erişim yöntemlerinin, hangi işlemlerin bağımsız olduğunu analiz etmek için her bir işlemin blok zinciri durumunun hangi bölümüne erişebileceğini önceden bilmesi gerekir. Temsili çözümler Solana ve Sui'dir.

Solana'de, programlar (akıllı sözleşmeler), işlem süreci boyunca herhangi bir kalıcı duruma erişemedikleri (okuyamadıkları veya yazamadıkları) için durumsuzdur. Duruma erişmek veya durumu korumak için programların hesapları kullanması gerekir. Solana'daki her işlem, işlem yürütme sırasında hangi hesaplara erişileceğini belirtmelidir, böylece işlem işleme çalışma zamanı, paralel yürütme için çakışmayan işlemleri zamanlayabilir ve aynı zamanda veri tutarlılığı sağlayabilir.

Sui Move'da her akıllı sözleşme, işlev ve yapı tanımlarından oluşan bir modüldür. Yapılar işlevlerde örneklenir ve işlev çağrıları aracılığıyla diğer modüllere geçirilebilir. Çalışma zamanında depolanan yapı örnekleri nesne olarak davranır. Sui'nin üç farklı nesne türü vardır: sahip nesneler, paylaşılan nesneler ve değişmez nesneler. Sui'nin paralelleştirme stratejisi, işlemlerin hangi nesnelerin çalışacağını da belirtmesi gerektiğinden, Solana'ninkine benzer.

İyimser paralel model, tüm işlemlerin bağımsız olduğu varsayımı altında çalışır, bu varsayımı geriye dönük olarak doğrular ve gerektiğinde ayarlamalar yapar. Temsili bir çözüm Aptos'tur.

Aptos, iyimser paralel yürütme uygulamak için Blok-STM (Blok Yazılım İşlem Belleği) yöntemini kullanır. Blok-STM'de işlemler önce blok içinde belirli bir emir ayarlanır, ardından eşzamanlı yürütme için farklı işlem iş parçacıkları arasında bölünür. Bu işlemleri işlerken, sistem her işlem tarafından değiştirilen bellek konumlarını izler. Her işlem turundan sonra, sistem tüm işlem sonuçlarını kontrol eder. Bir işlemin, daha önceki bir işlem tarafından değiştirilen bir bellek konumuna dokunduğunu tespit ederse, sonucunu siler ve yeniden çalıştırır. Bu işlem, bloktaki her işlem işlenene kadar devam eder.

Paralel EVM

Paralel EVM ilk olarak 2021'de gündeme geldi, o zamanlar mevcut EVM performansını ve verimliliğini artırmayı amaçlayan, aynı anda birden fazla işlemin işlenmesini destekleyen bir EVM atıfta bulunuyordu. Temsili çözümler arasında Polygon'un Blok-STM'ye dayalı paralel EVM ve BSC ve NodeReal tarafından ortaklaşa geliştirilen paralel EVM yer alıyor.

Bununla birlikte, 2023'ün sonunda, Paradigm CTO Georgios Konstantopoulos ve Dragonfly'dan Haseeb Qureshi, 2024 trendlerine bakarken tesadüfen paralel EVM bahsetti ve Monand ve Sei V2 dahil olmak üzere paralel yürütme teknolojisini benimseyen EVM uyumlu Layer1 dalgasını ateşledi.

Günümüzde, Solana'deki EVM uyumlu çözüm olan Neon, Ethereum'in SVM'sinin (Solana Sanal Makine) Layer2 Rollup Eclipse'i, Ethereum'ın Move Sanal Makine'sinin Layer2 Rollup Lumio'su ve modüler yürütme katmanı Layer1 Fuel'in tümü paralel EVM ile etiketlendi ve bu da onu oldukça kafa karıştırıcı hale getirdi.

Paralel EVM olarak makul bir şekilde tanımlanabilecek yalnızca aşağıdaki üç kategori olduğunu düşünüyorum:

1. BSC, Polygon gibi paralel yürütme teknolojisini kullanan EVM uyumlu Layer1'in paralel yürütme yükseltmesi yoktur;
2. Monand, Sei V2 ve Artela gibi paralel yürütme teknolojisini kullanan EVM uyumlu Layer1;
3. Solana Neon gibi paralel yürütme teknolojisini kullanan EVM uyumlu olmayan Katman 1 için EVM uyumlu çözümler.

Söylemeye gerek yok, BSC ve Polygon en yaygın EVM uyumlu Katman 1'dir. İşte Monand, Sei V2, Artela ve Solana Neon'a kısa bir giriş.

Monad, paralel yürütme yoluyla ölçeklenebilirliği ve işlem hızını önemli ölçüde artırmak için tasarlanmış, PoS bir mekanizma kullanan yüksek performanslı, EVM uyumlu bir Katman 1'dir. Monad Labs, Jump Trading'in eski araştırma başkanı Keone Hon tarafından kuruldu. Monadlar, verimliliği artırmak için işlemlerin bir blok içinde paralel olarak yürütülmesine izin verir. İyimser bir paralellik modeli kullanır ve önceki adımın yürütülmesi tamamlanmadan önce yeni bir işlem yürütmeye başlar. Yanlış sonuçlarla başa çıkmak için Monad, giriş/çıkışı izler ve tutarsız işlemleri yeniden yürütür. Statik kod ayrıştırıcıları bağımlılıkları tahmin edebilir, etkisiz paralellikten kaçınabilir ve belirsizlik zamanlarında basit moda geri dönebilir. Bu paralel yürütme, işlem hatası olasılığını azaltırken aktarım hızını artırır.

Sei, DeFi için özel olarak tasarlanmış bir genel zincir olan Cosmos SDK'ya dayalı olarak geliştirilmiş bir Layer1'dir. Sei ekibinin üyeleri, Robinhood, Databricks, Airbnb ve Goldman Sachs gibi şirketlerde çalışmış olan hem teknoloji hem de geleneksel finansal geçmişe sahiptir. Sei V2, ilk tam paralel EVM olmayı hedefleyen, Sei ağına yapılan büyük bir yükseltmedir. Monand gibi, Sei V2 de iyimser paralelleştirme kullanacak. Bu, blok zincirinin, geliştiriciler herhangi bir bağımlılık tanımlamadan işlemleri aynı anda yürütmesine olanak tanır. Çakışmalar meydana geldiğinde, blok zinciri her işlemin dokunulan depolama parçalarını izler ve bu işlemleri emir olarak yeniden çalıştırır. Bu işlem, çözümlenmemiş tüm çakışmalar çözülene kadar yinelemeli olarak devam eder.

Artela, geliştiricilerin AntChain'in çekirdek üyeleriyle zengin özelliklere sahip merkezi olmayan uygulamalar (dApp'ler) oluşturmasına olanak tanıyan ölçeklenebilir bir blok zinciri ağıdır. Artela'nın EVM++'ı, yüksek ölçeklenebilirlik + yüksek performanslı paralel EVM temsil eder. Birincisi paralel yürütmeye odaklanacak olan iki aşamada uygulanacaktır. Paralel yürütmeye dayalı olarak, elastik bilgi işlem yoluyla, ağ düğümünün bilgi işlem gücünün ölçeklenebilir olmasını sağlar ve sonunda elastik blok alanı elde eder. Paralel yürütme, paralel yürütmeyi destek için işlemleri işlem bağımlılığı çakışma analizine göre gruplandıracaktır.

Solana Neon, Solana'de EVM işlemlerini yürütmek için Neon Labs tarafından geliştirilmiş bir çözümdür. Neon EVM aslında Solana'da akıllı bir sözleşmedir ve sözleşme içinde SBF bytecode'te derlenen bir EVM yorumlayıcı uygular. Neon EVM, dahili olarak bir dizi Ethereum işlem modeli ve hesap modeli uygular ve kullanıcıların işlem göndermek için yalnızca EVM GAS ücreti ödemesi gerekir. Solana ağının ücretleri Neon Proxy tarafından ödenir. Solana, sarılmış işlemler de dahil olmak üzere işlemlerin zorunlu olarak bir hesap Liste sağlamasını gerektirir, bu nedenle Neon Proxy'nin sorumlulukları bu hesap Liste oluşturmayı içerir ve ayrıca Solana'nin işlem paralel yürütme yeteneğini kazanır.

Ek olarak, Solana Neon'a benzer şekilde, EVM uyumluluk elde etmek için akıllı bir sözleşme olarak EVM çalışan diğer çözümler arasında Near Aurora ve EOS EVM+ bulunur. Teorik olarak, Aptos ve Sui bu çözümü müdahaleci olmayan EVM uyumluluğu elde etmek için de kullanabilirler, ancak ilgili bilgileri bulamadım (belki Pontem bunu yapıyordur?). Devam eden projeler varsa, takviye için lütfen benimle iletişime geçin. EVM uyumluluk, geliştiricilerin Ethereum uygulamalarını önemli değişiklikler yapmadan zincire kolayca taşımalarına olanak tanır, bu da Aptos ve Sui ekosistemini oluşturmak için harika bir yöndür.

Sonuç

Blok zincirinde paralel teknoloji konusu, zaman zaman yeniden ortaya çıkan anlatılarla zaten sıradan bir konudur. Bununla birlikte, şu anda ana odak noktası, Aptos'un Blok-STM mekanizması tarafından temsil edilen iyimser yürütme modelinin modifikasyonları ve taklitleridir. Bununla birlikte, önemli atılımlar olmadan, ısının sürdürülmesi zordur.

İleriye baktığımızda, daha fazla gelişmekte olan Layer1 projesinin paralel EVM'ler için yarışa katılmasını bekleyebiliriz. Ek olarak, bazı mevcut Layer1 projeleri EVM paralel yükseltmeler veya EVM uyumlu çözümler uygulayabilir. Bu iki yol benzer bir sonuca yol açar ve potansiyel olarak performansla ilgili daha fazla anlatı ortaya çıkarır.

Bununla birlikte, yüksek performanslı EVM anlatısıyla karşılaştırıldığında, WASM, SVM ve Move VM'a benzer anlatıların ortaya çıktığı çeşitli bir blok zinciri ortamı için daha umutluyum.

deyimi:

1. Bu makale [小猪Web3] adresinden çoğaltılmıştır, telif hakkı orijinal yazara aittir [ web3朱大胆], yeniden basıma herhangi bir itirazınız varsa, lütfen Gate Learn ekibi ve ekip bunu ilgili prosedürlere göre mümkün olan en kısa sürede halledecektir.

2. Yasal Uyarı: Bu makalede ifade edilen görüş ve görüşler yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve herhangi bir yatırım tavsiyesi teşkil etmez.

3. Makalenin diğer dil sürümleri Gate Learn ekibi tarafından çevrilmiştir ve Gate.io bölümünde bahsedilmemiştir, çevrilen makale çoğaltılamaz, dağıtılamaz veya intihal edilemez.