خريطة بانورامية لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل حل للتوسع الأصلي؟
أ. الخلفية والملخص
"مثلث المستحيل" ل blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان"، "اللامركزية"، "القابلية للتوسع" يكشف عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أقصى أمان، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في الوقت نفسه. في ما يتعلق بموضوع "القابلية للتوسع"، تشمل الحلول الرئيسية المتاحة في السوق لتوسيع blockchain وفقًا للأنماط ما يلي:
تنفيذ تحسين السعة المعززة: تعزيز القدرة التنفيذية في المكان، مثل التنفيذ المتوازي، GPU، والأنوية المتعددة
توسيع عزل الحالة: تقسيم الحالة أفقياً / شارد، مثل التجزئة، UTXO، الشبكات الفرعية المتعددة
توسيع نوع التعهيد خارج السلسلة: وضع التنفيذ خارج السلسلة، مثل Rollup وCoprocessor وDA
توسيع فك الارتباط الهيكلي: نمذجة معمارية، تشغيل متزامن، مثل سلسلة الوحدات، المنظم المشترك، Rollup Mesh
توسيع متزامن غير متزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحوسبة المتوازية داخل السلسلة، وRollup، والتقسيم، ووحدة DA، والهياكل المعيارية، ونظام Actor، وضغط إثبات zk، والهياكل عديمة الحالة، وتغطي عدة مستويات من التنفيذ، والحالة، والبيانات، والهياكل، وهي نظام توسيع كامل "متعدد الطبقات، وتجمعات معيارية". بينما تركز هذه المقالة على طريقة التوسع الرئيسية التي تعتمد على الحوسبة المتوازية.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. بناءً على آلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة تطلعات أداء مختلفة، ونماذج تطوير وفلسفات معمارية، حيث يصبح حجم التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، كما تزداد تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
التوازي على مستوى الحساب (Account-level): يمثل مشروع سولانا
التوازي على مستوى الكائن (Object-level): يمثل المشروع Sui
مستوى المعاملات (Transaction-level): يمثل المشروع Monad، Aptos
مستوى الاستدعاء / ميكرو VM المتوازي (Call-level / MicroVM): تمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات (Instruction-level): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، الذي يمثل نظام الكيانات الذكية (نموذج الوكيل / الكيان) ، ينتمي إلى نمط آخر من حسابات التوازي، كنظام رسائل عبر السلاسل / غير متزامن (نموذج عدم تزامن السلسلة)، كل وكيل كعملية "كيان ذكي" تعمل بشكل مستقل، رسائل غير متزامنة بطريقة متوازية، تعتمد على الأحداث، وبدون جدولة متزامنة، المشاريع الممثلة تشمل AO و ICP و Cartesi.
تعتبر حلول التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تقسيم الشريحة آليات تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بشكل متوازٍ"، بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الأنواع من حلول التوسع ليست النقطة الرئيسية التي نناقشها في هذه المقالة، لكننا سنستخدمها مع ذلك لمقارنة الاختلافات في المفاهيم المعمارية.
ثانياً، سلسلة تعزيز التوازي EVM: تجاوز حدود الأداء في التوافق
حتى الآن، شهدت بنية المعالجة التسلسلية لإيثريوم العديد من محاولات التوسع، بما في ذلك التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المودولارية، ولكن لا يزال عنق الزجاجة في طبقة التنفيذ لم يتم اختراقه بشكل جذري. ومع ذلك، تظل EVM وSolidity هي منصات العقود الذكية الأكثر جذبا للمطورين ولديها طاقة بيئية قوية. لذلك، تعتبر سلسلة EVM المعززة المتوازية هي المسار الرئيسي الذي يوازن بين توافق النظام البيئي وتحسين الأداء التنفيذي، وهي تتجه لتصبح اتجاهًا مهمًا في جولة التوسع الجديدة. تعتبر Monad وMegaETH من أكثر المشاريع تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث تنطلق كل منهما من تنفيذ متأخر وتفكيك الحالة، لبناء بنية المعالجة المتوازية EVM الموجهة نحو السيناريوهات ذات التزامن العالي والإنتاجية العالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لموناد
Monad هي سلسلة كتل عالية الأداء من الطبقة الأولى مصممة من جديد لآلة Ethereum الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة التوافق، والتنفيذ المتفائل المتزامن (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة التوافق والتخزين، تقدم Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات متخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسيناً من طرف إلى طرف.
التسلسل الهرمي: آلية التنفيذ المتوازية متعددة المراحل
Pipelining هو المفهوم الأساسي لتنفيذ Monad بشكل متوازي، فكرته الأساسية هي تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو أنوية مستقلة، مما يمكّن من المعالجة المتزامنة عبر الكتل، وفي النهاية تحقيق زيادة في الإنتاجية وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) التوصل إلى توافق (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ غير متزامن مفصول
في السلاسل التقليدية، عادة ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يقيد بشكل كبير من إمكانية الأداء. تمكنت Monad من تحقيق توافق غير متزامن في طبقة التوافق، وتنفيذ غير متزامن في طبقة التنفيذ، وتخزين غير متزامن. مما خفض بشكل ملحوظ من وقت الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وتجزئة عملية المعالجة، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية الاتفاق (طبقة الاتفاق) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقد.
عملية التنفيذ (طبقة التنفيذ) يتم تفعيلها بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد اكتمال الإجماع، يتم الانتقال مباشرة إلى عملية إجماع الكتلة التالية دون الحاجة إلى انتظار الانتهاء من التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذجًا صارمًا للتنفيذ المتسلسل للمعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تتبنى Monad استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، على افتراض أن معظم المعاملات لا تتعارض مع بعضها البعض.
تشغيل "كاشف التعارضات (Conflict Detector))" لمراقبة ما إذا كانت المعاملات تصل إلى نفس الحالة (مثل تعارض القراءة/الكتابة).
إذا تم الكشف عن تعارض، سيتم تنفيذ المعاملات المتعارضة بشكل تسلسلي مرة أخرى لضمان صحة الحالة.
اختار Monad مسارًا متوافقًا: تقليل تغييرات قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة والكشف الديناميكي عن النزاعات أثناء التنفيذ، مما يجعله أشبه بإيثيريوم النسخة عالية الأداء، مع نضج جيد يسهل من عملية انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهو معجل للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كسلسلة عامة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على إيثريوم أو مكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحساب وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التوازي داخل السلسلة واستجابة منخفضة زمنية. الابتكار الرئيسي الذي قدمته MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG اعتماد الحالة (رسم بياني دوري غير حلقي يعتمد على الحالة) وآلية التزامن القابلة للتعديل، لبناء نظام تنفيذ متوازي يركز على "الخطوط المتوازية داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
أدخل MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب (Micro-VM)", مما يجعل بيئة التنفيذ "خيطية"، ويوفر الحد الأدنى من وحدة العزل لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging) بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، حيث يمكن للعديد من الآلات الافتراضية أن تعمل بشكل مستقل وتخزن بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
آلية الجدولة المستندة إلى الرسم البياني المعتمد على الحالة
ميغا إي ث (MegaETH) أنشأت نظام جدولة يعتمد على علاقات الوصول لحالة الحسابات باستخدام DAG، حيث يقوم النظام بالحفاظ على رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل عملية تداول تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، كلها مصممة كنموذج لعلاقات الاعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات الخالية من التعارض بالتوازي مباشرة، بينما يتم جدولة المعاملات التي لها علاقات اعتماد في ترتيب تسلسلي أو مؤجل وفقًا لترتيب الطبقات. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
تنفيذ غير متزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع الانتظار ؛ يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، تقوم MegaETH بتحطيم نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، من خلال تنفيذ تغليف الميكرو فيرتشوال كآلة على أساس الحسابات، وإجراء جدولة المعاملات من خلال رسم الاعتماد على الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير التنفيذ"، مما يوفر فكرة جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة بناء: حيث تم تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظريًا، الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكنه أيضًا أكثر صعوبة في السيطرة على التعقيد، مما يجعله يشبه نظام التشغيل الموزع الفائق تحت فكرة الإيثيريوم.
تختلف فلسفة التصميم لكل من Monad و MegaETH بشكل كبير عن التقسيم (Sharding): حيث يقوم التقسيم بتقسيم سلسلة الكتل أفقياً إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع طبقة الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها أفقياً فقط في طبقة التنفيذ، مما يسمح بتنفيذ متوازي مثالي داخل السلسلة الواحدة ويحقق كفاءة أداء متفوقة. يمثل الاثنان اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل أساسي على مسارات تحسين الإنتاجية، بهدف رئيسي هو تعزيز TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وبنية الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى الصفقة أو الحساب. بينما تعتبر شبكة فاروس (Pharos Network) شبكة blockchain من المستوى الأول (L1) متعددة الطبقات وذات حوسبة متوازية، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية والشبكات الخاصة المعالجة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل إثباتات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup Mesh:
معالجة الأنابيب غير المتزامنة مدى الحياة (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): تقوم Pharos بفصل مراحل المعاملات المختلفة (مثل الإجماع، التنفيذ، التخزين) وتستخدم أسلوب المعالجة غير المتزامن، مما يسمح لكل مرحلة بالعمل بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الكلية.
تنفيذ مزدوج للآلة الافتراضية بالتوازي (Dual VM Parallel Execution): تدعم Pharos بيئتي الآلة الافتراضية EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار البيئة التنفيذية المناسبة حسب الحاجة. لا تعزز هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا القدرة على معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات المعالجة الخاصة (SPNs): تعتبر SPNs مكونًا رئيسيًا في بنية Pharos، مماثلة للشبكات الفرعية المعيارية، والمخصصة لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق توزيع ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز بشكل أكبر من قابلية توسيع النظام وأدائه.
التوافق المعياري وآلية إعادة الرهن (Modular Consensus & Restaking): تقدم Pharos آلية توافق مرنة تدعم نماذج توافق متعددة (مثل PBFT و PoS و PoA) و
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تسجيلات الإعجاب 19
أعجبني
19
6
مشاركة
تعليق
0/400
FOMOSapien
· 08-03 17:13
إذا كانت العجلات قد انقلبت، فمن سيصدق هذا الفخ؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
ForkMaster
· 08-03 13:57
أنت تعود لتلعب ورقة التحجيم مجددًا؟ عندما كانت الفروع تحقق أرباحًا ضخمة، لم يكن هناك أي حديث عن مشكلة التحجيم، والآن في سوق الدببة، عاد النشاط للبنية التحتية، يبدو أن هناك أمل في جمع مصروفات حليب الأطفال!
شاهد النسخة الأصليةرد0
gas_fee_therapist
· 08-03 13:51
هل سيتجه هذا tps إلى السماء مرة أخرى؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
WalletDetective
· 08-03 13:47
الواقع جميل حقًا، في النهاية لا يمكن الاعتماد إلا على التوسع غير الأصلي
خريطة شاملة لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: تحليل خمسة أنواع من الآليات واتجاهات التطور
خريطة بانورامية لمسار الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل حل للتوسع الأصلي؟
أ. الخلفية والملخص
"مثلث المستحيل" ل blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان"، "اللامركزية"، "القابلية للتوسع" يكشف عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أقصى أمان، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في الوقت نفسه. في ما يتعلق بموضوع "القابلية للتوسع"، تشمل الحلول الرئيسية المتاحة في السوق لتوسيع blockchain وفقًا للأنماط ما يلي:
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحوسبة المتوازية داخل السلسلة، وRollup، والتقسيم، ووحدة DA، والهياكل المعيارية، ونظام Actor، وضغط إثبات zk، والهياكل عديمة الحالة، وتغطي عدة مستويات من التنفيذ، والحالة، والبيانات، والهياكل، وهي نظام توسيع كامل "متعدد الطبقات، وتجمعات معيارية". بينما تركز هذه المقالة على طريقة التوسع الرئيسية التي تعتمد على الحوسبة المتوازية.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. بناءً على آلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة تطلعات أداء مختلفة، ونماذج تطوير وفلسفات معمارية، حيث يصبح حجم التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، كما تزداد تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، الذي يمثل نظام الكيانات الذكية (نموذج الوكيل / الكيان) ، ينتمي إلى نمط آخر من حسابات التوازي، كنظام رسائل عبر السلاسل / غير متزامن (نموذج عدم تزامن السلسلة)، كل وكيل كعملية "كيان ذكي" تعمل بشكل مستقل، رسائل غير متزامنة بطريقة متوازية، تعتمد على الأحداث، وبدون جدولة متزامنة، المشاريع الممثلة تشمل AO و ICP و Cartesi.
تعتبر حلول التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تقسيم الشريحة آليات تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بشكل متوازٍ"، بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الأنواع من حلول التوسع ليست النقطة الرئيسية التي نناقشها في هذه المقالة، لكننا سنستخدمها مع ذلك لمقارنة الاختلافات في المفاهيم المعمارية.
ثانياً، سلسلة تعزيز التوازي EVM: تجاوز حدود الأداء في التوافق
حتى الآن، شهدت بنية المعالجة التسلسلية لإيثريوم العديد من محاولات التوسع، بما في ذلك التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المودولارية، ولكن لا يزال عنق الزجاجة في طبقة التنفيذ لم يتم اختراقه بشكل جذري. ومع ذلك، تظل EVM وSolidity هي منصات العقود الذكية الأكثر جذبا للمطورين ولديها طاقة بيئية قوية. لذلك، تعتبر سلسلة EVM المعززة المتوازية هي المسار الرئيسي الذي يوازن بين توافق النظام البيئي وتحسين الأداء التنفيذي، وهي تتجه لتصبح اتجاهًا مهمًا في جولة التوسع الجديدة. تعتبر Monad وMegaETH من أكثر المشاريع تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث تنطلق كل منهما من تنفيذ متأخر وتفكيك الحالة، لبناء بنية المعالجة المتوازية EVM الموجهة نحو السيناريوهات ذات التزامن العالي والإنتاجية العالية.
تحليل آلية الحساب المتوازي لموناد
Monad هي سلسلة كتل عالية الأداء من الطبقة الأولى مصممة من جديد لآلة Ethereum الافتراضية (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة التوافق، والتنفيذ المتفائل المتزامن (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة التوافق والتخزين، تقدم Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات متخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسيناً من طرف إلى طرف.
التسلسل الهرمي: آلية التنفيذ المتوازية متعددة المراحل
Pipelining هو المفهوم الأساسي لتنفيذ Monad بشكل متوازي، فكرته الأساسية هي تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو أنوية مستقلة، مما يمكّن من المعالجة المتزامنة عبر الكتل، وفي النهاية تحقيق زيادة في الإنتاجية وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) التوصل إلى توافق (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ غير متزامن مفصول
في السلاسل التقليدية، عادة ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يقيد بشكل كبير من إمكانية الأداء. تمكنت Monad من تحقيق توافق غير متزامن في طبقة التوافق، وتنفيذ غير متزامن في طبقة التنفيذ، وتخزين غير متزامن. مما خفض بشكل ملحوظ من وقت الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وتجزئة عملية المعالجة، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذجًا صارمًا للتنفيذ المتسلسل للمعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تتبنى Monad استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختار Monad مسارًا متوافقًا: تقليل تغييرات قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة والكشف الديناميكي عن النزاعات أثناء التنفيذ، مما يجعله أشبه بإيثيريوم النسخة عالية الأداء، مع نضج جيد يسهل من عملية انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهو معجل للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء متوازية وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كسلسلة عامة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على إيثريوم أو مكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحساب وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التوازي داخل السلسلة واستجابة منخفضة زمنية. الابتكار الرئيسي الذي قدمته MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG اعتماد الحالة (رسم بياني دوري غير حلقي يعتمد على الحالة) وآلية التزامن القابلة للتعديل، لبناء نظام تنفيذ متوازي يركز على "الخطوط المتوازية داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
أدخل MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب (Micro-VM)", مما يجعل بيئة التنفيذ "خيطية"، ويوفر الحد الأدنى من وحدة العزل لجدولة متوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية مع بعضها البعض من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging) بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، حيث يمكن للعديد من الآلات الافتراضية أن تعمل بشكل مستقل وتخزن بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
آلية الجدولة المستندة إلى الرسم البياني المعتمد على الحالة
ميغا إي ث (MegaETH) أنشأت نظام جدولة يعتمد على علاقات الوصول لحالة الحسابات باستخدام DAG، حيث يقوم النظام بالحفاظ على رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل عملية تداول تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات، كلها مصممة كنموذج لعلاقات الاعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات الخالية من التعارض بالتوازي مباشرة، بينما يتم جدولة المعاملات التي لها علاقات اعتماد في ترتيب تسلسلي أو مؤجل وفقًا لترتيب الطبقات. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
تنفيذ غير متزامن وآلية الاستدعاء
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع الانتظار ؛ يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، تقوم MegaETH بتحطيم نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، من خلال تنفيذ تغليف الميكرو فيرتشوال كآلة على أساس الحسابات، وإجراء جدولة المعاملات من خلال رسم الاعتماد على الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير التنفيذ"، مما يوفر فكرة جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة بناء: حيث تم تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظريًا، الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكنه أيضًا أكثر صعوبة في السيطرة على التعقيد، مما يجعله يشبه نظام التشغيل الموزع الفائق تحت فكرة الإيثيريوم.
تختلف فلسفة التصميم لكل من Monad و MegaETH بشكل كبير عن التقسيم (Sharding): حيث يقوم التقسيم بتقسيم سلسلة الكتل أفقياً إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع طبقة الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها أفقياً فقط في طبقة التنفيذ، مما يسمح بتنفيذ متوازي مثالي داخل السلسلة الواحدة ويحقق كفاءة أداء متفوقة. يمثل الاثنان اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل أساسي على مسارات تحسين الإنتاجية، بهدف رئيسي هو تعزيز TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وبنية الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى الصفقة أو الحساب. بينما تعتبر شبكة فاروس (Pharos Network) شبكة blockchain من المستوى الأول (L1) متعددة الطبقات وذات حوسبة متوازية، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية والشبكات الخاصة المعالجة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل إثباتات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup Mesh: