ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) چیست؟

مقیاسپذیری و کارایی، همواره از موانع اصلی برای بسیاری از توسعهدهندگان و کاربران فناوری بلاکچین بودهاند. این چالشها ناشی از بدهبستانهای ذاتی بین تمرکززدایی، امنیت و عملکرد هستند.
با رشد شبکههای بلاکچین، نیاز به راهحلهایی که تعادل دقیقی را برقرار کنند، بیشک اهمیت بیشتری خواهد یافت.چنین راه حلهای نوآورانهای میتوانند یک پروژه را بسازند یا منجر به شکست آن شوند.
چه از طریق بهینهسازی الگوریتمهای اجماع، پیادهسازی راهحلهای لایه 2، یا کاوش رویکردهای جدید، تلاش برای مقیاسپذیری و کارایی در خط مقدم نوآوری بلاکچین باقی میماند.
ماشین های مجازی اتریوم سنتی (EVM)، اگرچه برای موفقیت برنامههای مبتنی بر اتریوم لازم هستند، اما در زیر بار تقاضای رو به رشد این شبکهی بزرگ با مشکل مواجه شدهاند.
ماشینهای مجازی اتریوم موازی (pEVM)، یک راهحل خارقالعاده برای تعریف مجدد قابلیتهای شبکههای بلاکچین اتریوم هستند. این ماشین های مجازی جدید نه تنها نوید حل مشکلات مقیاسپذیری را میدهند، بلکه امکانات جدیدی را برای توسعهدهندگان و کاربران معرفی میکنند.
pEVMها با فعال کردن پردازش همزمان چندین تراکنش، عصر جدیدی از سرعت، کارایی و دسترسی را برای بلاکچین به ارمغان میآورند – که این درست همان چیزی است که ما در اینجا به آن خواهیم پرداخت.
در این مقاله از مجلهی آموزشی موربیت، به بررسی نحوه عملکرد pEVMها، مزایای قابل توجه آنها و پتانسیل آنها برای تغییر شکل آینده برنامههای غیرمتمرکز میپردازیم.
ما با پرداختن به نحوهی کارکرد و تعریف ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM)ها شروع میکنیم و با یک تجدید نظر مختصر در مورد EVMها قبل از برجسته کردن تفاوتهای کلیدی بین این دو ماشین مجازی اتریوم کارمان را ادامه میدهیم.
سپس (pEVM)ها را در عمل بررسی میکنیم و پذیرندگان اولیه این فناوری را که شامل شرکتها و پروژههای مختلفی هستند بررسی میکنیم تا در مورد تحولات آینده گمانهزنی کنیم.
ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) چیست؟
ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) یک مفهوم نسبتاً ساده هستند. آنها با اجازه دادن به انجام چندین تراکنش “به صورت موازی” به جای انجام آنها به ترتیب، به مقیاسبندی یک بلاکچین کمک میکنند و آنها را بسیار کارآمدتر میکنند. شایان ذکر است که با توجه به اینکه برخی از پروژهها این مفهوم را کمی تغییر دادهاند، میتواند بسیار پیچیده شود.
به عنوان مثال، برخی از پروژهها از اجرای موازی «خوشبینانه» استفاده میکنند، جایی که تراکنشها به صورت موازی اجرا میشوند و تضادها با اجرای مجدد متوالی تراکنشهای متضاد حل میشوند.
برخی دیگر با به حداکثر رساندن قابلیتهای شاردینگ، عملکرد را بهبود میبخشند. علاوه بر این، Neon EVM از یک پروکسی برای بستهبندی تراکنشهای اتریوم و اجرای آنها در بلاکچین Solana استفاده میکند، در حالی که Aptos و Sui نیز در حال پیشرفت در اجرای تراکنشهای موازی هستند که هر کدام رویکردهای منحصر به فرد خود را برای به حداکثر رساندن توان عملیاتی و کاهش تأخیر تراکنش دارند.
به طور خلاصه، انجام عملیات به صورت موازی بسیار سریعتر از انجام آنها یکی پس از دیگری است. حال، بیایید نگاهی بیندازیم که چرا pEVMها در وهله اول ضروری بودند.
EVMها، چرا آنها کار را انجام نمیدهند
EVMها به عنوان قلب بلاکچین اتریوم در نظر گرفته میشوند. EVM یا مشین مجازی اتریوم(Ethereum Virtual Machine) اساساً نرمافزاری است که اجازه میدهد قراردادهای هوشمند اجرا شوند و تراکنشها پردازش شوند. این محیط اجرا برای اجرای DAppها در سراسر شبکه ضروری است.
با این حال، روش سنتی EVM برای پردازش تراکنشها پشت سر هم، زمانی که شبکه با فعالیت بیش از حد تحت فشار قرار میگیرد، باعث ایجاد گلوگاه میشود. یعنی سرعت انجام تراکنشها و پردازشها به شکل قابل توجهی به خاطر این عدم هماهنگی کاهش مییابد. بدون شک، اکثر ما به دلیل افزایش تقاضای شبکه، زمان تراکنشهای کندتر و قیمتهای بالای گس را تجربه کردهایم.
قیمتهای گس به شدت افزایش مییابند زیرا EVMهای سنتی نمیتوانند هزینههای گس را به طور موثر در شبکه توزیع کنند، زیرا ظرفیت محدودی برای مدیریت حجم بالای تراکنشها بدون افزایش هزینهها دارند.
در مقابل، pEVMها با گروهبندی تراکنشهای مستقل، تعداد opcodeهای مورد نیاز را کاهش میدهند و در نتیجه هزینههای گس را کاهش میدهند. با این اوصاف، ممکن است کنجکاو باشید که چگونه ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) تراکنشها را تقسیمبندی میکنند تا ازدحام شبکه را کاهش دهند و در نتیجه هزینههای گس را کاهش دهند. بیایید اکنون به آن بپردازیم.
مقالات مرتبط:
ماشین های مجازی اتریوم موازی شده یا PEVM چگونه کار میکنند؟
همانطور که گفته شد، pEVMها از پردازش موازی برای سریعتر و مقیاسپذیرتر شدن استفاده میکنند، اما واقعاً چه اتفاقی در قلب این فرایند در حال رخ دادن است؟ برای کمک به تجزیه و تحلیل بهتر این موضوع، ما به نحوهی پیادهسازی آنها از جمله پردازش همزمان مبتنی بر زمانبندی، نمونههای EVM چند رشتهای و شاردینگ در سطح سیستم نگاه خواهیم کرد. این مؤلفهها درک اساسی از آنچه در یک EVM موازی اتفاق میافتد را فراهم میکنند.
قبل از حرکت به جلو، شایان ذکر است که رولآپها تقریباً با این توصیف مطابقت دارند و به آنها ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM)
گفته میشود، همانطور که در پروژههایی مانند Lumio دیده میشود. با این حال، این مقاله بر روی پیادهسازیهایی تمرکز خواهد کرد که در حال حاضر در پروژههای قطعی pEVM ادغام میشوند، که بعداً به تفصیل شرح داده میشوند.
مکانیزم | توضیحات | مزایا |
---|---|---|
پردازش همزمان مبتنی بر زمانبندی | یک زمانبند، اجرای تراکنشها را در چندین نمونه یا رشته EVM که به صورت موازی اجرا میشوند، مدیریت و توزیع میکند. | بهبود مقیاسپذیری و کارایی با مدیریت همزمان تراکنشهای بیشتر |
شاردینگ در سطح سیستم | کل EVM به EVMهای کوچکتری تقسیم میشود که هر کدام روی یک شارد جداگانه کار میکنند. | افزایش توان عملیاتی شبکه و ظرفیت پردازش تراکنش |
نمونههای EVM چند رشتهای | چندین رشته به طور همزمان درون یک نمونه EVM اجرا میشوند و هر رشته مسئول پردازش یک تراکنش یا کار خاص است. | افزایش توان عملیاتی EVM و امکان پردازش تراکنشهای بیشتر در واحد زمان |
با این اوصاف، بیایید با تجزیه پردازش مبتنی بر زمانبندی شروع کنیم.
پردازش مبتنی بر زمانبندی
پردازش همزمان مبتنی بر زمانبندی یک رویکرد رایج در سیستمهای کامپیوتری برای مدیریت کارآمد اجرای چندین فرآیند یا رشته است. این روش شامل یک جزء زمانبندی است که کنترل میکند که چگونه فرآیندها زمان CPU، حافظه و سایر منابع سیستم را به اشتراک میگذارند. اطمینان از اینکه سیستم روان و پاسخگو اجرا میشود ضروری است، بهویژه زمانی که چندین کار به طور همزمان نیاز به توجه دارند.
در چارچوب ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM)، این «سیستم زمانبندی» اجرا تراکنشها را در چندین نمونه یا رشته EVM که به صورت موازی اجرا میشوند، مدیریت و توزیع میکند. این به مدیریت همزمان تراکنشهای بیشتر کمک میکند و مقیاسپذیری و کارایی شبکه را بهبود میبخشد.
برای اینکه ایدهای از مکانیک به شما بدهیم، میتوانیم یک مثال کلاسیک از نحوه مدیریت یک سیستم عامل چندین برنامه در حال اجرا بر روی یک کامپیوتر را در نظر بگیریم. در اینجا یک توضیح ساده شده است:
چندین برنامه در حال اجرا: تصور کنید چندین برنامه روی رایانه خود باز کردهاید – شاید یک مرورگر وب، یک پردازشگر متن و یک پخش کنندهی ویدیو.
زمانبند وظیفه: سیستم عامل شامل یک جزء است که به عنوان زمانبند وظیفه شناخته میشود. این زمانبند مسئول تصمیمگیری در مورد اینکه کدام برنامه چه زمانی CPU را دریافت میکند، است. باید تمام برنامههای در حال اجرا را مدیریت کند و اطمینان حاصل کند که هر کدام زمان کافی برای عملکرد صحیح بدون اینکه سیستم را بیپاسخ کند، دریافت میکند.
تکه تکه کردن زمان: زمانبند اغلب از تکنیکی به نام «تکه تکه کردن زمان» برای تخصیص زمان به هر فرآیند استفاده میکند. در برش زمان، زمانبند به هر فرآیند اجازه میدهد تا قبل از تغییر به فرآیند دیگر، برای مدت زمان ثابتی (یک برش زمانی) اجرا شود. این تعویض به اندازهای سریع است که برای کاربر، به نظر میرسد که همه برنامهها به طور همزمان در حال اجرا هستند، اما در واقعیت، CPU به سرعت بین آنها جابجا میشود.
زمانبندی مبتنی بر اولویت: گاهی اوقات، زمانبند فرآیندهای خاصی را بر سایرین اولویت میدهد. به عنوان مثال، یک برنامه ویدیویی بلادرنگ ممکن است نسبت به دانلود فایل پسزمینه در اولویت باشد. این اولویتبندی تضمین میکند که فرآیندهای حیاتیتر یا حساس به زمان، منابع کافی برای عملکرد روان دریافت میکنند.
تخصیص منابع: علاوه بر مدیریت زمان CPU، زمانبند سایر منابع، مانند حافظه و پهنای باند ورودی/خروجی را نیز بر اساس نیازها و اولویتهای هر فرآیند اختصاص میدهد.
شاردینگ در سطح سیستم
شاردینگ در سطح سیستم مفهومی است که عمدتاً در سیستمهای محاسباتی توزیعشده، از جمله فناوریهای بلاکچین، برای مقیاسبندی ظرفیت شبکه و افزایش عملکرد آن استفاده میشود. ایده اصلی تقسیم کل سیستم (در این مورد، کل بلاکچین) به بخشهای کوچکتر، که به عنوان شارد شناخته میشوند، است. هر شارد اساساً یک زیرمجموعه از کل دادهها و حالت شبکه را مدیریت میکند.
در زمینه pEVMها، شاردینگ در سطح سیستم به این معنی است که کل EVM به چندین EVM کوچکتر تقسیم میشود که هر کدام بر روی یک شارد جداگانه کار میکنند. این EVMهای خرد شده میتوانند تراکنشها را به طور موازی پردازش کنند، که این اتفاق به طور قابل توجهی توان عملیاتی کلی شبکه را افزایش میدهد.
برای درک بهتر، بیایید یک مثال ساده را در نظر بگیریم:
یک پایگاه داده بزرگ: تصور کنید یک پایگاه داده عظیم دارید که شامل میلیونها اطلاعات مختلف است. اگر بخواهید یک پردازش پیچیده را روی این پایگاه داده اجرا کنید، ممکن است مدت زیادی طول بکشد زیرا یک سیستم واحد باید تمام دادهها را پردازش کند.
شاردینگ پایگاه داده: با شاردینگ، میتوانید پایگاه داده را به چندین شارد کوچکتر تقسیم کنید، شاید بر اساس نوع داده یا محدوده جغرافیایی یا هر تقسیمبندی دیگری. اکنون، هنگامی که یک پرس و جو را اجرا میکنید، میتوان آن را در چندین شارد به طور موازی پردازش کرد و نتایج را ترکیب کرد، که به طور قابل توجهی زمان پردازش را کاهش میدهد.
شاردینگ در pEVMها: به طور مشابه، در pEVMها، کل حالت EVM و تراکنشهای ورودی در چندین شارد تقسیم میشوند. هر شارد دارای EVM مخصوص به خود است که میتواند تراکنشها را به طور مستقل پردازش کند. این موازیسازی توان عملیاتی شبکه را افزایش میدهد و امکان پردازش تراکنشهای بیشتر را در واحد زمان فراهم میکند.
نمونههای EVM چند رشتهای
نمونههای EVM چند رشتهای یکی دیگر از تکنیکهای کلیدی هستند که در ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) برای دستیابی به پردازش موازی استفاده میشوند. رشتهها اساساً واحدهای کوچکی از اجرا در یک برنامه هستند. در یک EVM چند رشتهای، چندین رشته میتوانند به طور همزمان در یک نمونه EVM اجرا شوند و هر رشته مسئول پردازش یک تراکنش یا یک کار خاص است.
برای نشان دادن این موضوع، بیایید یک قیاس ساده را در نظر بگیریم:
یک رستوران شلوغ: یک رستوران شلوغ را تصور کنید که در آن چندین مشتری منتظر سفارش خود هستند. اگر فقط یک آشپز وجود داشته باشد، سفارشها باید یکی پس از دیگری پردازش شوند که منجر به زمان انتظار طولانی میشود.
چندین آشپز: اکنون، تصور کنید که رستوران چندین آشپز دارد که هر کدام میتوانند به طور همزمان روی سفارشهای مختلف کار کنند. این امر به طور قابل توجهی سرعت آمادهسازی سفارش را افزایش میدهد و زمان انتظار مشتریان را کاهش میدهد.
نمونههای EVM چند رشتهای: به طور مشابه، در یک EVM چند رشتهای، چندین رشته میتوانند به طور همزمان روی تراکنشهای مختلف کار کنند. این موازیسازی توان عملیاتی EVM را افزایش میدهد و امکان پردازش تراکنشهای بیشتر را در واحد زمان فراهم میکند.
مقالات مرتبط:
مزایا و معایب ماشین مجازی اتریوم موازی شده چیست؟
همانطور که در هر فناوری پیشگامانهای وجود دارد، pEVMها نیز مزایا و معایب خاص خود را دارند. بیایید نگاهی دقیقتر به آنها بیندازیم:
مزایا
افزایش توان عملیاتی: با فعال کردن پردازش موازی، pEVMها میتوانند توان عملیاتی شبکه را به طور قابل توجهی افزایش دهند، که به معنی تراکنشهای بیشتر در ثانیه است.
کاهش تأخیر: پردازش موازی همچنین به کاهش تأخیر تراکنش کمک میکند و آنها را سریعتر و پاسخگوتر میکند.
هزینههای کمتر: با افزایش کارایی شبکه، ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) میتوانند به کاهش هزینههای تراکنش(در اتریوم گس فی) کمک کنند و بلاکچین را برای کاربران مقرون به صرفهتر کنند.
تعاملپذیری بهبود یافته: برخی از پیادهسازیهای pEVM مانند Neon EVM، تعاملپذیری بین بلاکچینهای مختلف را با اجازه دادن به اجرای قراردادهای هوشمند اتریوم در سایر بلاکچینها تسهیل میکنند.
معایب
پیچیدگی: پیادهسازی و نگهداری pEVMها میتواند پیچیدهتر از EVMهای سنتی باشد و به تخصص فنی بیشتری نیاز دارد.
نگرانیهای امنیتی: پردازش موازی تراکنشها میتواند چالشهای امنیتی جدیدی را ایجاد کند که نیاز به اقدامات امنیتی قوی دارد.
تمرکززدایی: اگر تنها چند نهاد قدرتمند بتوانند ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) را اجرا کنند، میتواند منجر به تمرکز در شبکه شود و ماهیت غیرمتمرکز بلاکچین را تضعیف کند.
سازگاری: تضمین سازگاری pEVMها با قراردادهای هوشمند و DAppهای موجود میتواند یک چالش باشد.
مزایا | معایب |
---|---|
افزایش توان عملیاتی و امکان پردازش تراکنشهای بیشتر در ثانیه | پیچیدگی پیادهسازی و نگهداری، نیازمند تخصص فنی بالا |
کاهش تأخیر و افزایش سرعت و پاسخگویی تراکنشها | نگرانیهای امنیتی جدید به دلیل پردازش موازی تراکنشها |
کاهش هزینههای تراکنش و افزایش مقرونبهصرفه بودن بلاکچین | احتمال تمرکز در شبکه اگر تعداد کمی نهاد قدرتمند pEVMها را اجرا کنند |
بهبود تعاملپذیری بین بلاکچینهای مختلف (در برخی پیادهسازیها) | چالش در تضمین سازگاری با قراردادهای هوشمند و DAppهای موجود |
pEVMها در عمل، بهترین پروژههای pEVM
چندین پروژه بلاکچین در حال حاضر در حال بررسی یا پیادهسازی ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) هستند. بیایید نگاهی به برخی از قابل توجه ترین آنها بیندازیم:
شبکه Sei: یک بلاکچین لایه 1 که برای سرعت و مقیاسپذیری با استفاده از یک pEVM بهینه شده است.
Neon EVM: یک راهحل مقیاسپذیری اتریوم که از یک pEVM برای اجرای تراکنشهای اتریوم در بلاکچین Solana استفاده میکند.
Monad: یک بلاکچین لایه 1 که یک pEVM را پیادهسازی میکند و هدف آن دستیابی به توان عملیاتی بالا و هزینههای پایین است.
تأثیر احتمالی PEVM ها بر بلاکچین اتریوم چیست؟
pEVMها پتانسیل قابل توجهی برای تغییر شکل آینده برنامههای غیرمتمرکز (DApps) و کل چشمانداز بلاکچین دارند. با فعال کردن پردازش موازی تراکنشها، آنها میتوانند به طور قابل توجهی توان عملیاتی، کارایی و مقرون به صرفه بودن شبکههای بلاکچین اتریوم را بهبود بخشند. این امر میتواند منجر به موارد استفاده جدید و نوآورانه شود که قبلاً به دلیل محدودیتهای مقیاسپذیری امکانپذیر نبود.
در اینجا برخی از تحولات بالقوهای که میتوانیم در آینده از ماشین های مجازی اتریوم موازی شده انتظار داشته باشیم، آورده شده است:
بازیهای بلاکچین پیشرفته: pEVMها میتوانند توسعه بازیهای بلاکچین پیچیدهتر و جذابتر با گرافیک پیشرفته، تعاملات بیدرنگ و اقتصادهای درون بازی پیچیده را امکانپذیر کنند.
بازارهای مالی غیرمتمرکز (DeFi) با کارایی بالا: با افزایش توان عملیاتی و کاهش تأخیر، pEVMها میتوانند از برنامههای DeFi با کارایی بالا که میتوانند حجم معاملات بسیار بالاتری را انجام دهند و نقدینگی بهتری را ارائه دهند، پشتیبانی کنند.
شبکههای اجتماعی غیرمتمرکز: pEVMها میتوانند توسعه شبکههای اجتماعی غیرمتمرکز مقیاسپذیر را که میتوانند میلیونها کاربر را در خود جای دهند و تعاملات اجتماعی روان و بیدرنگ را تسهیل کنند، فعال کنند.
اینترنت اشیا (IoT) در بلاکچین: pEVMها میتوانند با فعال کردن پردازش کارآمد حجم عظیمی از دادههای تولید شده توسط دستگاههای IoT، ادغام IoT در بلاکچین را تقویت کنند.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در بلاکچین: pEVMها میتوانند از برنامههای کاربردی هوش مصنوعی و یادگیری ماشین با منابع فشرده که نیاز به پردازش موازی قابل توجهی دارند، پشتیبانی کنند.
نتیجهگیری
ماشین های مجازی اتریوم موازی شده (pEVM) یک پیشرفت قابل توجه در فناوری بلاکچین هستند. آنها با فعال کردن پردازش موازی تراکنشها، نویدبخش غلبه بر چالشهای مقیاسپذیری هستند که بسیاری از شبکههای بلاکچین را برای مدت طولانی با مشکل مواجه کردهاند.
با افزایش توان عملیاتی، کاهش تأخیر و بهبود کارایی، pEVM ها میتوانند موارد استفاده جدید و نوآورانه را باز کنند و آینده برنامههای غیرمتمرکز و کل اکوسیستم بلاکچین را تغییر دهند.
با ادامه بلوغ فناوری pEVM و پذیرش گستردهتر آن، میتوانیم انتظار داشته باشیم که شاهد ظهور نسل جدیدی از DAppهای قدرتمند، مقیاسپذیر و کاربرپسند باشیم که مرزهای آنچه در بلاکچین ممکن است را جابجا میکند.
سوالات متداول در مورد ماشین های مجازی اتریوم موازی شده
آیا PEVMها میتوانند به طور کامل مشکل مقیاسپذیریاتریوم را حل کنند؟
PEVMها یک گام مهم در جهت بهبود مقیاسپذیری اتریوم هستند، اما به تنهایی نمیتوانند این مشکل را به طور کامل حل کنند. ترکیبی از راهکارهای مختلف، از جمله PEVMها، شاردینگ و راهکارهای لایه 2، برای دستیابی به مقیاسپذیری کامل مورد نیاز است.
آیا استفاده از PEVMها امنیت شبکه اتریوم را به خطر میاندازد؟
پردازش موازی تراکنشها میتواند چالشهای امنیتی جدیدی را ایجاد کند، اما توسعهدهندگان PEVMها به طور مداوم در حال کار بر روی بهبود امنیت این فناوری هستند. با تدابیر امنیتی مناسب، میتوان از امنیت شبکه در هنگام استفاده از PEVMها اطمینان حاصل کرد.
آیا میتوانم قراردادهای هوشمند موجود خود را بر روی PEVMها اجرا کنم؟
بسته به نوع پیادهسازی PEVM، ممکن است نیاز به تغییراتی در قراردادهای هوشمند موجود برای سازگاری با این پلتفرم جدید باشد. برخی از پروژهها مانند Monad، سازگاری کامل با EVM را حفظ میکنند و نیازی به تغییر قراردادهای هوشمند نیست.
آیا PEVMها میتوانند به کاهش کارمزد تراکنشها در اتریوم کمک کنند؟
بله، با افزایش کارایی و کاهش بار شبکه، PEVMها میتوانند به کاهش کارمزد تراکنشها (گس) در اتریوم کمک کنند. این امر میتواند اتریوم را برای کاربران بیشتری جذاب کند و به پذیرش گستردهتر آن کمک کند.
آینده PEVMها در دنیای بلاکچین چگونه خواهد بود؟
با توجه به مزایای قابل توجه PEVMها در افزایش مقیاسپذیری، سرعت و کارایی شبکههای بلاکچین، میتوان انتظار داشت که این فناوری در آینده به طور گستردهتری مورد استفاده قرار گیرد و به یکی از اجزای اصلی زیرساخت بلاکچینهای نسل بعدی تبدیل شود.