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无内存池方案 (Solana)

据悉，并非所有区块链均采用内存池设计。以 Solana 区块链为例，其以持续生成区块的方式实现了高速吞吐量，不再使用内存池，而是直接将交易转发至区块生成者。

让我们来看一下无内存池区块链上的交易生命周期：

• 用户发起并签署他们正在使用的应用程序的交易。

• 应用程序将交易信息路由至远程过程调用 (RPC) 服务器。

• RPC 提供者将交易发送至当前指定的区块生成者以及接下来的三个生成者。 这是一种预防措施，以防当前领导者无法及时执行交易。Solana 采用槽位领导者调度程序，协助 RPC 更轻松地路由交易。

• 随后，区块生成者将签名的交易发送至共识节点进行验证。

• 共识节点对交易内容进行投票验证，完成后，交易状态会路由回 RPC > 应用程序 > 用户，显示为“成功”或“失败”。

与基于内存池的区块链类似，经过一定时间或基于区块的阈值后，区块本身会被最终确认。

顺序执行

较早的区块链，例如比特币和以太坊，采用顺序执行机制来处理交易。每个添加到区块链的交易都会引发网络状态的改变，为了安全起见，虚拟机被设计为一次只处理一个状态更改。

这导致了底层网络吞吐量的瓶颈，因为可以添加到区块中的交易数量受到限制，从而导致更长的等待时间和交易成本前所未有的飙升，有时甚至会使网络无法使用。此外，顺序执行模型利用硬件组件的效率低下，因此无法从计算突破（例如多处理器内核）中受益。

并行执行

2.

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什么是平行执行？

As a software computing model on the distributed computer network, blockchain shows the mystery of its virtual machine to the world. Since Satoshi Nakamoto put forward the concept in the white paper on Bitcoin in, blockchain has become the core infrastructure for Bitcoin to realize secure peer-to-peer payment. The transaction in blockchain plays a role in recording network activities, and its unchangeable characteristics make it a journal with traditional social media and Internet companies. There is a significant difference between the records, so what is the transaction on the blockchain refers to the process of transferring digital assets from one address to another by using public key cryptography technology. These transactions can be used for decentralized point-to-point transfer and various authentication and verification processes. The operation mode of blockchain transactions, such as sending some tokens, will be broadcast to the whole blockchain network, and then the private node cluster in the network will begin to verify and confirm the legitimacy of the transactions. Once a sufficient number of nodes have verified the content of the transaction, the transaction will be added to a block together with other users' transactions. Once the block is full, it will be added to the chain, so the transaction named blockchain is now part of the safe and transparent account book. He and he can verify its content. Generally speaking, all blockchain transactions contain some metadata, which helps network nodes to identify and execute given instructions and parameters. Each transaction contains high-level data input by the original sender. The amount of money moved, the target address, the digital signature to confirm the transaction, and all kinds of automatically generated and attached low-level data, although these data will vary with the network and design, the behind-the-scenes process involving the network layer before the transaction is executed varies with the blockchain design. The memory pool is a common feature of blockchain design, which is reflected in traditional blockchain networks such as Bitcoin and Ethereum. The memory pool is actually a buffer or waiting room for storing pending transactions that have not been added to the block and executed. For better understanding, we can summarize the life cycle of a transaction on the blockchain. A user initiates and signs a transaction, and the dedicated node participates in verifying the legality of the transaction content and sets appropriate parameters. After verification, the transaction enters the public memory pool together with other pending transactions, and finally, according to the fees paid by the transaction relative to the fees of other transactions in the memory pool, the user's pending transactions will be selected together with other pending transactions to form the next block on the blockchain. At this time, our transaction status will be obvious. After a certain period of time or a threshold based on the block, the block itself will be finally confirmed, and the transaction will become an immutable log recorded on the blockchain. Unless an attack occurs, which is extremely difficult to achieve in other cases, the transaction will not be tampered with. It is reported that not all blockchains adopt the memory pool design. Take the blockchain as an example, it realizes high-speed throughput by continuously generating blocks. Instead of using the memory pool, the transaction will be directly forwarded to the block generator. Let's do it. Take a look at the transaction life cycle on the blockchain without memory pool. The transaction application initiated by users and signed the application they are using routes the transaction information to the remote procedure call server provider and sends the transaction to the currently designated block generator and the next three generators. This is a preventive measure to prevent the current leader from executing the transaction in time. The slot leader scheduler is used to help route the transaction more easily, and then the block generator sends the signed transaction to the total. After the transaction is verified by the consensus node, the transaction status will be routed back to the application, and the user will show it as success or failure. Similar to the blockchain based on memory pool, the blockchain itself will be finally confirmed after a certain period of time or based on the threshold of the block. The earlier blockchain, such as Bitcoin and Ethereum, adopts the sequential execution mechanism to process the transaction, and each transaction added to the blockchain will cause the change of the network status. For security reasons, the virtual machine is designed to Only one state change is processed at a time, which leads to the bottleneck of the throughput of the underlying network, because the number of transactions that can be added to the block is limited, which leads to longer waiting time and unprecedented soaring transaction costs, and sometimes even makes the network unable to use the sequential execution model, which makes the use of hardware components inefficient, so it cannot benefit from computational breakthroughs, such as parallel execution in multiprocessor cores. 比特币今日价格行情网_okx交易所app_永续合约_比特币怎么买卖交易_虚拟币交易所平台

并行计算是计算机架构的关键组件，其起源可以追溯到 1950 年代后期，尽管其思想和理论可以追溯到 1837 年。根据定义，并行计算是指利用多个处理单元同时解决一个操作的行为，其中一个更大更复杂的任务被分解成更小的任务，以比串行方式更有效地完成。

最初仅在高性能计算系统中实现，并行计算已经演变成当今计算机架构的主导范例，因为互联网时代对计算的需求呈指数级增长，这在过去几十年中由于频率扩展的限制而更加恶化。

这种架构标准在很大程度上也适用于区块链，只是计算机解决的主要任务是处理和执行交易，或者将价值从智能合约 A 转移到智能合约 B，因此称为平行执行。

平行执行意味着区块链可以同时处理多个非冲突的交易，而不是串行处理交易。这可以大大提高区块链网络的吞吐量，使其能够更具可扩展性并更有效地处理更高负载的活动和对区块空间的需求。

一个更简单的类比是，考虑一个杂货店有多个结账通道供购物者结账与只有一个通道的效率区别。

为什么平行执行很重要？

区块链中的并行执行旨在解锁网络速度和性能的效率，尤其是在网络流量和资源需求增加的情况下。在加密生态系统中，并行执行意味着如果 Bob 想铸造最新流行的 NFT 系列，而 Alice 想购买她喜欢的迷因币，那么网络将同时为这两个用户提供服务，而不会影响任何性能和用户体验。

虽然这看起来只是一个直观的提升生活质量的功能，但并行执行所带来的网络性能提升为开发新型创新用例和应用程序铺平了道路，这些用例和应用程序可以利用低延迟和大容量，这本身就为将下一批用户群体引入加密生态系统奠定了基础。

并行执行如何运作？

虽然并行执行的前提相对简单，但底层区块链的设计细微差别会影响并行执行过程本身的执行方式。设计具有并行执行功能的区块链最相关的特性是交易访问其底层网络状态的能力，包括账户余额、存储和智能合约。

区块链上的并行执行可以分为确定性执行和乐观性执行两种。确定性并行执行，例如 Solana 区块链所采用，本质上要求交易预先声明所有内存依赖关系，即它们希望预先访问全局状态的哪些部分。虽然此步骤会给开发人员带来额外的开销，但从更广泛的意义上来说，它可以让网络在执行之前对非冲突的交易进行排序和识别，从而创建一个可预测且高效的优化系统。相反，乐观性并行执行旨在并行处理所有交易，并假设不存在冲突。这使底层区块链能够更快地执行交易，但代价是在发生冲突后可能需要重新执行。如果发现提交了两个冲突的交易，系统可以重新处理并重新执行它们，可以并行执行或顺序执行。

为了更好地理解这些设计细节的影响，可以通过分析当今引领并行执行前沿的团队来更好地了解并行执行。

并行执行的现状

为了更好地理解这些设计细节的影响，可以通过分析当今引领并行执行前沿的团队来更好地了解并行执行。

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Solana 虚拟机 (SVM) 加速区块链网络效率

Solana 以其独特的并行执行设计成为首个在区块链网络中应用并行计算的项目。这一设计灵感源自创始人 Anatoly Yakovenko 在电信行业的经验。Solana 旨在为开发者提供一个高效快速的平台，因此并行计算成为了一项简单而直观的设计选择。

Solana 实现高速高吞吐量的关键在于 Sealevel。Sealevel 是网络的并行智能合约运行时环境。与基于 EVM 和 WASM 的环境不同，Sealevel 采用了多线程架构，因此能够根据验证器核心的容量同时处理多个交易。

Solana 实现并行执行的关键在于，当交易启动时，网络会为该交易分配一个指令列表，指明要访问哪些账户和状态，以及要进行哪些更改。这一步是确定哪些交易是非冲突且可以同时执行的关键，同时也允许尝试访问相同状态的交易并发执行。这就好比机场值机托运行李系统中标签的效率提升一样。

Solana 还利用其自己的定制账户数据库 Cloudbreak 来存储和管理状态数据，以实现事务的并发读写。Cloudbreak 针对并行执行进行了优化，可水平扩展以跨多个节点分发和管理状态数据。

由于其并行架构，Solana 能够处理大量交易并且仍能够快速执行，使得交易接近即时确定性。Solana 目前平均每秒处理 2,000 到 10,000 笔交易 (TPS)。此外，SVM 的用例正在缓慢但稳步扩大，Eclipse 等团队正在推出 Layer 2 基础设施，旨在利用 SVM 作为执行环境。

并行 EVM：将速度与安全性相结合

并行 EVM 描述了一种新的区块链执行环境，旨在将 Solana 的速度和性能与以太坊的安全性和流动性结合起来。通过并行处理交易而不是像传统 EVM 设计那样顺序处理，使得开发者能够在高性能网络上构建应用程序，并且能够利用与 EVM 流动性和开发者工具的连接。

Sei Network：高性能去中心化应用的支撑

Sei Network 是一个兼容 EVM 的开源 Layer 1 区块链，可承载各种围绕高性能构建的去中心化应用程序。Sei 的构建目标是为用户和开发者提供低成本的高速交易，而并行执行是实现此性能和用户体验的关键组件。目前，Sei 的区块确认时间为 390 毫秒，在其太平洋主网上已经处理了超过 19 亿笔交易。

最初，Sei 采用了确定性并行执行模型，其中智能合约需要预先声明它们所需的状态访问，以便系统能够同时运行非冲突的交易。随着其 V2 升级的开始，Sei 正在转向采用乐观并行模型。这意味着所有交易在提交到网络 (执行阶段) 后将并行处理，然后将被审查是否存在与先前交易冲突的信息 (验证阶段)。如果存在两个或多个冲突交易，即尝试访问相同网络状态的交易，Sei 会识别冲突点，并根据冲突的性质并行或顺序地重新运行这些交易。

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Sei 引入 v2 版本，带来全新科技革新

近日，为了更好地存储和维护交易数据，Sei 公司推出了全新的 Sei v2 版本，并宣布引入 SeiDB，这是一个定制数据库，旨在通过并行执行优化来改善 v1 版本中的缺陷。SeiDB 的推出旨在降低存储冗余数据和维护高效磁盘使用的成本，以提升网络性能。v2 版本减少了对跟踪和存储所需元数据的量，并且支持预写日志，有助于在系统崩溃时进行数据恢复。

此外，Sei 公司还宣布推出其全新的并行堆栈 (Parallel Stack)。这一开源框架的推出旨在为 Layer 2 扩展解决方案（例如 Rollup）提供并行执行的能力，从而使其能够得到更好的发展和应用。

Monad：下一代区块链技术即将问世

Monad 是即将推出的并行 EVM Layer 1 区块链，旨在为以太坊应用程序和基础设施提供完整的字节码和 RPC 兼容性。通过一系列创新的技术实现，Monad 旨在提供比现有区块链更具交互性的体验，同时通过优化性能和可移植性来保持较低的交易成本，实现 1 秒的区块时间和高达 10,000 TPS 的确定性。

Monad 通过实施并行执行和超标量流水线来优化交易的速度和吞吐量。类似于 Sei v2，Monad 将采用一种乐观执行模型，这意味着网络会开始同时执行所有传入的交易，然后分析和验证交易以查找冲突并相应地重新执行，最终目标是与按顺序执行交易的结果相同。

需要注意的是，为了保持与以太坊的同步，Monad 将按线性顺序排列区块中的交易，确保每个交易按顺序更新。

为了更有效地维护和访问区块链数据，Monad 创建了专有的 MonadDB，这是为区块链原生构建的数据库。MonadDB 利用高级 Linux 内核功能实现了高效的异步磁盘操作，消除了同步输入/输出访问的限制。MonadDB 提供异步输入/输出 (async I/O) 访问，这是启用并行执行的关键功能，系统可以在等待读取先前交易的状态时开始处理下一个交易。

一个简单的类比是烹饪一顿多方面的饭菜（例如意大利面配肉丸）。步骤包括 1）准备酱汁，2）烹饪肉丸，3）烹饪意大利面。一个高效的厨师会首先为意大利面烧水，然后准备酱汁的配料，然后将意大利面扔进沸水中，然后烹饪酱汁，最后是肉丸，而不是一次做完每一步，完成一项任务后再继续下一项。

Move：安全智能合约的未来

Move 是一种编程语言，最初由 Facebook 团队在 2019 年为其现已终止的 Diem 项目开发。Move 旨在以安全的方式处理智能合约和交易数据，消除其他语言（例如重入攻击）中常见的攻击向量。

MoveVM 是 Move 型区块链的原生执行环境，利用并行化来提供更快的交易执行速度和更高的整体效率。

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区块链新技术介绍

1 Aptos

Aptos是一种基于Move的Layer 1区块链，由Diem项目前成员开发，旨在为应用程序开发人员提供高性能环境。Aptos采用了Block-STM，这是一种经过修改的软件事务内存(STM)并发控制机制。

Block-STM是一个支持乐观并行执行的多线程并行执行引擎。交易在区块内预先排序并进行战略性排序，这对于有效解决冲突和重新执行这些交易至关重要。Aptos的研究表明，理论上可以使用Block-STM的并行化支持高达160K TPS。

3.3.2 Sui

Sui与Aptos类似，是一种由Diem项目前成员开发的Layer 1区块链，采用Move语言。但是，Sui使用了Move的自定义实现，改变了原始Diem设计中的存储模型和资产权限。具体而言，这使Sui能够利用状态存储模型将独立交易表示为对象。每个对象在Sui的执行环境中都有一个唯一的ID，这样系统就可以轻松识别非冲突的交易并并行处理它们。

类似于Solana，Sui实施确定性并行执行，要求交易预先声明它们需要访问哪些账户。

3.3.3 Movement Labs

Movement是一家正在构建一套开发者工具和区块链基础设施服务的公司，旨在使开发人员能够轻松享受构建Move应用的优势。Movement作为类似于AWS的执行即服务提供商为Move开发人员提供服务，并将其并行化作为核心设计功能，以实现更高的吞吐量和更大的整体网络效率。MoveVM是一个模块化的执行环境，使区块链网络能够根据需要扩展和调整其交易处理能力，以支持越来越多的交易量，从而增强其并行处理和执行交易的能力。

Movement还将推出M2，这是一个与EVM和Move客户端都互操作的ZK rollup。M2将继承Block-STM并行化引擎，预计因此能提供数万TPS的吞吐量。

总结

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