Web3 Paralel Hesaplama Derinlik Araştırması: Yerel Ölçeklenmenin Nihai Yolu

I. Giriş: Ölçekleme sonsuz bir meseledir, paralellik nihai savaş alanıdır

Blockchain sistemleri doğduğundan beri genişleme gibi bir temel sorunla karşı karşıya. Bitcoin ve Ethereum'un her saniye işleyebildiği işlem sayısı hala sınırlı, geleneksel Web2 sistemlerinin çok gerisinde. Bu, basit bir şekilde sunucu eklemekle çözülebilecek bir durum değil, aksine blockchain'in temel tasarımındaki sistematik sınırlamalardan kaynaklanıyor.

Son on yılda, Bitcoin genişletme tartışmalarından Ethereum parçalama planına, durum kanallarından Rollup'a kadar birçok genişletme çözümünün yükselişini ve düşüşünü witness ettik. Şu anda en popüler Rollup çözümleri TPS'yi artırmış olsa da, hala blok zincirinin alt düzey "tek zincir performansı"nın gerçek sınırlarına ulaşmamıştır.

Bu nedenle, zincir içi paralel hesaplama endüstri görünümüne girmeye başladı. Zincir dışı genişlemeden farklı olarak, zincir içi paralellik, tek zincir yapısını korurken yürütme motorunu tamamen yeniden yapılandırmaya çalışır; blockchain'i "her bir işlem sıralı yürütme" şeklinden "çoklu iş parçacığı + boru hattı + bağımlılık zamanlaması" yüksek eşzamanlılık sistemine yükseltir. Bu sadece yüzlerce kat daha yüksek bir işleme hızı sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda akıllı sözleşme uygulamalarının patlama yapmasının anahtarı olma potansiyeline de sahip.

Paralel hesaplama sadece bir performans optimizasyon aracı değil, aynı zamanda blok zinciri yürütme modelinin bir paradigma dönüşüm noktasıdır. Akıllı sözleşme yürütmenin temel modeline meydan okumakta ve gelecekteki Web3 yerel uygulamaları için gerçekten sürdürülebilir bir altyapı desteği sağlamaktadır. Rollup alanı giderek homojenleştiğinde, zincir içi paralel işlem, yeni dönem Layer1 rekabetinin belirleyici değişkeni haline gelmektedir. Bu sadece bir teknoloji yarışı değil, aynı zamanda bir paradigma mücadelesidir.

İki, Ölçekleme Paradigması Genel Görünümü: Beş Tür Yol, Her Birinin Vurgusu Var

Ölçeklenebilirlik, halka açık blok zinciri teknolojisinin evrimi içinde en önemli konulardan biri olarak, son on yılda neredeyse tüm ana akım teknolojik yolların ortaya çıkmasını ve evrimini teşvik etti. Bitcoin'in blok boyutu tartışmasıyla başlayan bu "zinciri nasıl daha hızlı çalıştırırız" konusundaki teknik yarış, sonunda beş temel yol ayrımına ayrıldı:

1. Zincir üzerinde genişleme: Blok boyutunu doğrudan artırmak, blok oluşturma süresini kısaltmak vb. Tek zincir tutarlılığını korurken, merkeziyetçilik riski ve sistemik üst sınır ile karşı karşıya kalma olasılığı yüksektir.

2. Off-chain ölçeklenme: durum kanalları ve yan zincirler gibi, çoğu işlemi off-chain'e taşır. Sınırsız genişletilebilirlik sağlar, ancak güven modeline, fon güvenliğine gibi sorunlar vardır.

3. Layer2 Rollup: Zinc dışında yürütme, zincir üzerinde doğrulama. Şu anda en popüler çözüm, ancak veri kullanılabilirliğine aşırı bağımlılık gibi orta vadeli darboğazlar bulunmaktadır.

4. Modüler blok zinciri: Celestia, Avail gibi, blok zincirinin temel işlevlerini ayrıştırır. Avantajı, bileşenlerin esnek bir şekilde değiştirilmesidir, ancak zorluk, modüller arası senkronizasyon ve doğrulama maliyetinin yüksek olmasıdır.

5. Zincir içi paralel hesaplama: VM zamanlama mantığını yeniden yazmak, modern bilgisayar sistemleri zamanlama mekanizmasını entegre etmek. Avantajı, çok zincirli mimariye bağımlı olmadan işlem sınırlarını aşabilmesidir ve gelecekteki karmaşık uygulama senaryoları için önemli bir teknik gerekliliktir.

Bu beş yolun ayrımı, blok zincirinin performans, bileşen uyumluluğu, güvenlik ve geliştirme karmaşıklığı arasındaki sistematik dengeyi yansıtmaktadır. Her bir yol tüm sorunları çözemeyecektir, ancak birlikte Web3 hesaplama paradigmasının yükselişinin panoramasını oluşturmaktadır.

Üç, Paralel Hesaplama Sınıflandırma Haritası: Hesaptan Talimata Beş Ana Yol

Paralel hesaplama teknolojisi beş yola ayrılabilir, kaba ayrıntıdan ince ayrıntıya doğru sırasıyla:

1. Hesap düzeyinde paralellik: Solana'nın temsil ettiği gibi, hesap-durum ayrımına dayalı tasarım ile işlemlerin çakışma olup olmadığını statik analiz yoluyla belirler.

2. Nesne düzeyinde paralellik: Aptos ve Sui gibi, daha ince "durum nesneleri" birimi üzerinden eşzamanlı zamanlama gerçekleştirir.

3. İşlem düzeyinde eşzamanlılık: Monad, Sei, Fuel gibi temsilcilerle, tüm ticari işlemleri çevreleyen bağımlılık grafiği oluşturarak eşzamanlı yürütme gerçekleştirilir.

4. Sanal Makine Düzeyinde Paralellik: MegaETH gibi, eşzamanlı yürütme yeteneğini VM alt düzey talimat planlama mantığına entegre eder.

5. Talimat düzeyinde paralellik: Modern CPU'ların karışık sıralı yürütme fikrinden faydalanarak, her bir işlemi zamanlama analizi ve paralel yeniden sıralama ile ele almak.

Bu beş yol, statik veri yapılarından dinamik planlama mekanizmalarına kadar, karmaşıklık ve planlama zorluğunun sürekli arttığını göstermektedir. Bunlar, blok zinciri hesaplama modelinin geleneksel sıralı yürütmeden yüksek performanslı dağıtık yürütme ortamına geçişini simgeler.

Dört, İki Büyük Ana Yarış Pisti Derinlemesine İnceleme: Monad vs MegaETH

Mevcut piyasa odaklandığı iki ana teknik yol şunlardır:

1. Monad:"Sıfırdan paralel hesaplama zinciri oluşturma"

   • Optimistik eşzamanlı kontrol, işlem DAG zamanlaması gibi veritabanı teknolojileri kullanılır.
   • Hedef, zincirin işlem işleme performansını milyon TPS seviyesine yükseltmektir.
   • Solidity ile uyum sağlamak için ara dil katmanı kullanarak
   • Layer 2 Rollup ağı için ideal bir yürütme katmanı haline gelebilir

2. MegaETH:"EVM içindeki paralel devrim"

   • Mevcut EVM yürütme motoruna paralel hesaplama yeteneğini entegre etme
   • Asenkron çağrı yığını ve yürütme bağlamı izolasyon mekanizmasının tanıtılması
   • Geliştiricilerin mevcut Solidity sözleşmelerini değiştirmelerine gerek kalmadan performans artışı elde edebilirler.
   • Ekosistem desteğini kısa vadede daha kolay almak

Monad ve MegaETH, "yeniden yapılandırma grubu" ile "uyum grubu" arasında iki paralel paradigmayı temsil ediyor: ilki paradigma kırılmasını, VM'den durum yönetimine kadar tüm mantığı yeniden inşa etmeyi hedefliyor; ikincisi ise mevcut ekosistemi saygıyla ele alarak geleneksel sistemleri sınırlarına kadar ilerletmeyi amaçlayan ilerlemeli optimizasyon arayışındadır.

Beş, Paralel Hesaplamanın Gelecekteki Fırsatları ve Zorlukları

Paralel hesaplamanın getirdiği fırsatlar:

1. Uygulama tavanını kaldırın, zincir üzerindeki yüksek frekanslı etkileşimleri destekleyin
2. Geliştirme paradigmasını yeniden şekillendirmek, yeni nesil araç zincirlerini ortaya çıkarmak
3. Modüler blok zinciri için yüksek performanslı yürütme modülü sağlamak

Karşılaşılan zorluklar:

1. Durum eşzamanlılık tutarlılığı garantisi ve işlem çatışması yönetimi
2. Çoklu iş parçacığı yürütme ortamının güvenlik modeli henüz tamamen kurulmamıştır.
3. Geliştirici Göç İsteği ve Ekosistem Geliştirme

Paralel hesaplama, blockchain'in doğasını yeniden gözden geçirmeye zorlayacak ve etkileri, Web3'ün genel hesaplama paradigmasında bir dönüm noktası oluşturabilir.

Altı, Sonuç: Paralel hesaplama, Web3 yerel genişlemesi için en iyi yol mu?

Paralel hesaplama, zincirin atomikliği ve belirlenebilirliği içinde yürütme modelini yeniden inşa etmeye çalışarak, "zincirde doğmuş" bir ölçeklendirme yöntemidir. Bu, blok zincirinin temel güven modelini korur ve gelecekteki karmaşık uygulamalar için performans toprağı ayırır. Bu belki kısa vadede bir geçiş kısayolu değildir, ancak Web3'ün uzun vadeli evriminde tek sürdürülebilir doğru yol olabilir. Tek çekirdekli bir işletim sisteminden çok çekirdekli bir işletim sistemine geçişe benzer bir mimari sıçrama witnessing ediyoruz; Web3 yerel işletim sisteminin şekli bu zincir içindeki paralel deneylerde gizlenmiş olabilir.