并行EVM加密世界畅想：重塑dApp和用户体验的格局

原文作者：Reforge Research

原文编译：深潮 TechFlow

富兰克林曾经说过一句名言：“在这个世界上，只有死亡和税收是逃不掉的“。

本篇文章的原标题是，死亡、税收和并行 EVM。

当并行 EVM 成为加密世界里逃不掉的趋势，一个用上并行 EVM 的加密世界会是怎样的？

Reforge Research 从技术和应用的视角对这个设想进行了探讨，以下是全文编译。

介绍

在当今的计算机系统中，使事情更快、更高效往往意味着并行完成任务，而不是按顺序进行。这种现象称为并行化，是由现代计算机多核处理器架构的出现所催化的。传统上以逐步方式执行的任务现在是通过同时性的视角来处理，最大限度地发挥处理器的能力。同样，在区块链网络中，这种一次执行多个操作的原则应用在交易级别，尽管不是利用多个处理器，而是利用网络中众多验证器的集体验证能力。一些早期的实现示例包括：

2015 年， Nano (XNO)实现了一个块格结构，每个账户都有自己的区块链，可以进行并行处理，并消除了对网络范围内交易确认的需要。

2018 年，Block-STM (Software Transactional Memory) 并行执行引擎的区块链网络论文发表，Polkadot 通过多链架构接近并行化，EOS 推出了他们的多线程处理引擎。

2020 年，Avalanche 为其共识引入了并行处理（而不是序列化的 EVM c 链），Solana 引入了类似的创新，称为 Sealevel。

对于 EVM 来说，自其诞生以来，交易和智能合约执行一直是按顺序进行的。这种单线程执行设计限制了整个系统的吞吐量和可扩展性，尤其是在网络需求高峰期间尤为明显。随着网络验证者面临增加的工作量，网络不可避免地变慢，用户面临更高的成本，在拥挤的网络环境中竞相出价以优先处理他们的交易。

以太坊社区长期以来一直探讨并行处理作为解决方案，最初是从 Vitalik 在 2017 年的 EIP 开始。最初的目的是通过传统的分片链或分片化来实现并行化。然而，L2 rollup 的快速发展和采用，这些更简单且提供更即时的可扩展性好处的L2 rollup，使以太坊的焦点从分片化转向了现在所称的 danksharding。通过 danksharding，分片主要用作数据可用性的层，而不是用于并行执行交易。然而，随着 danksharding 的完全实施尚未实现，注意力已转向几个关键的替代并行化L1网络，这些网络与 EVM 兼容性突出，特别是 Monad、Neon EVM 和 Sei。

鉴于软件系统工程的传统演变和其他网络的可扩展性成功，EVM 的并行执行是不可避免的。虽然我们对这一转变充满信心，但在此之后的未来仍然不确定但极具潜力。当前以超过 800 亿美元的总锁定价值为傲的全球最大智能合约开发者生态系统的影响是显著的。当由于优化的状态访问而导致 Gas 价格暴跌至几分之一美分时，会发生什么？应用层开发人员的设计空间会变得多么广阔？以下是我们对后并行 EVM 世界可能的看法。

并行化是一种手段，而不是目的

扩展区块链是一个多维度的问题，并行执行为更多关键基础设施开发铺平了道路，例如区块链状态存储。

对于致力于并行 EVM 的项目来说，主要挑战不仅在于使计算能够同时运行；而是确保在并行化环境中优化状态访问和修改。问题的核心在于两个主要问题：

以太坊客户端和以太坊本身使用不同的数据结构进行存储（B 树/LSM 树与 Merkle Patricia Trie），将一个数据结构嵌入另一个数据结构时会导致性能不佳。

通过并行执行，进行异步输入/输出（异步 I/O）以进行事务读取和更新的能力至关重要；进程可能会因为互相等待而陷入僵局，浪费任何速度增益。

与检索或设置存储值的成本相比，添加大量额外的 SHA-3 哈希或计算等额外的计算任务都是次要的。为了减少交易处理时间和 Gas 价格，数据库本身的基础设施必须得到改善。这超出了简单地采用传统的数据库架构作为原始键值存储的替代方案（即 SQL 数据库）。使用关系模型实现 EVM 状态会增加不必要的复杂性和开销，导致与使用基本键值存储相比的sload和sstore操作成本更高。EVM 状态不需要像排序、范围扫描或事务语义等特性，因为它只执行点读取和写入，写入发生在每个块的末尾时分开进行。因此，这些改进的要求应该集中在解决诸如可扩展性、低延迟读写、高效并发控制、状态修剪和存档以及与 EVM 的无缝集成等主要考虑因素上。例如，Monad 正在从头开始构建一个自定义状态数据库，称为 MonadDB。它将利用最新的内核支持进行异步操作，同时在磁盘和内存中本地实现 Merkle Patricia Trie 数据结构。

我们预计将进一步重塑底层键值数据库，并对支持大部分区块链存储能力的第三方基础设施进行重大改进。

使可编程中央限价单（pCLOB）再次伟大

随着 DeFi 向更高保真度的状态转变，CLOB 将成为主导的设计方法。