EVM:以太坊的核心组件

EVM是以太坊的核心组件,负责运行智能合约和处理交易。它是一个计算引擎,提供计算和存储的抽象,类似于Java虚拟机。EVM执行自己的字节码指令集,通常由Solidity编译而成。

作为一个准图灵完备的状态机,EVM的所有执行步骤都会消耗Gas,避免了可能的死循环。EVM没有调度功能,而是依次执行区块中的交易,并修改世界状态。这种线性执行方式难以进行并行优化,导致以太坊存在性能瓶颈,需要Layer2扩容方案。

高性能Layer1的并行方案

大多数高性能Layer1针对以太坊的不能并行处理设计了自己的优化方案,主要从虚拟机和并行执行两个方面入手:

虚拟机选择

高性能Layer1多采用基于WASM、eBPF或Move字节码的虚拟机,而非EVM。WASM具有体积小、加载快、可移植等优势,被EOS、Polkadot等项目采用。eBPF允许动态修改操作系统内核行为,Solana采用了基于eBPF的SBF。Move语言注重安全性和可验证性,被Aptos和Sui采用。

并行执行

实现并行执行的主要挑战是确定哪些交易是独立的。常见的两种方法是:

1. 状态访问方法:预先知道每个交易可访问的状态部分,分析出独立交易。Solana和Sui采用这种方法。

2. 乐观并行模型:假设所有交易独立,事后验证并调整。Aptos采用Block-STM实现这种模型。

并行EVM的发展

并行EVM早在2021年就被提出,最初指支持同时处理多个交易的EVM。2023年底,并行EVM概念再次引起关注,多个项目声称实现了并行EVM。

合理的并行EVM定义包括:

1. EVM兼容Layer1的并行执行升级,如BSC、Polygon
2. 采用并行执行的EVM兼容Layer1,如Monand、Sei V2、Artela
3. 非EVM兼容Layer1的EVM兼容方案,如Solana Neon

Monad、Sei V2和Artela都采用了乐观并行模型来实现EVM的并行执行。Solana Neon则是在Solana上实现EVM解释器,利用Solana的并行执行能力。

此外,Near Aurora和EOS EVM+也采用类似Solana Neon的方案实现EVM兼容。Movement Labs正在为Aptos和Sui开发无侵入性的EVM兼容方案。

总结

区块链并行技术是一个反复出现的话题,目前主要是对乐观执行模型的改造和模仿,缺乏实质性突破。未来可能会有更多新项目加入并行EVM竞争,旧项目也会实现EVM并行升级或兼容方案。

除了高性能EVM,业界也期待看到WASM、SVM和Move VM等更多元化的技术发展。