Ethereum Sanal Makinesi EVM

EVM vs. Solidity

Blok zinciri geliştiricileri, akıllı sözleşmeler yazma becerisine sahip olmalıdır. İş mantığını gerçekleştirmek için Solidity veya diğer yüksek seviyeli dilleri kullanabilirler. Ancak EVM, Solidity kodunu doğrudan yorumlayamaz, bunun yerine sanal makine tarafından çalıştırılabilir düşük seviyeli dile ( opcode/bayt kodu ) derlenmesi gerekir. Bu dönüşümü otomatik olarak gerçekleştiren araçlar mevcuttur, bu da geliştiricilerin derleme sürecini anlamakla ilgili yükünü hafifletir.

Dönüşüm bazı ek maliyetler getirse de, düşük seviyeli kodlama deneyimi olan mühendisler, en yüksek verimliliği sağlamak ve gaz tüketimini azaltmak için Solidity'de opcode'ları kullanarak program mantığı yazabilirler. Örneğin, bazı ticaret platformlarının protokolleri, kullanıcıların gaz maliyetlerini en aza indirmek için çokça inline assembly kullanmıştır.

EVM Performansının Farklılıkları: Standart ve Uygulama

EVM( yürütme katmanı ), derlenmiş akıllı sözleşme opcode'larının nihai hesaplama ve işlenmesinin yapıldığı yerdir. EVM tarafından tanımlanan bayt kodu, sektör standardıdır. Ethereum Layer 2 ağı için olsun veya diğer bağımsız blok zincirleri için olsun, EVM standardıyla uyumluluk, geliştiricilerin birden fazla ağda akıllı sözleşmeleri verimli bir şekilde dağıtmasına olanak tanır.

EVM bayt kodu standartlarına uymak, sanal makineyi EVM yapar, ancak uygulama yöntemleri büyük farklılıklar gösterebilir. Örneğin, Ethereum'un bazı istemcileri EVM standardını Go ile uygularken, Ethereum Vakfı'nın başka bir ekibi ise bir C++ uygulamasını sürdürmektedir. Bu çeşitlilik, farklı mühendislik optimizasyonlarına ve özelleştirilmiş uygulamalara olanak tanır.

Paralel EVM Teknolojisi

Tarihsel olarak, blok zinciri topluluğu genellikle konsensüs algoritmalarının yeniliğine odaklanmıştır. Bazı projeler, yürütme katmanından ziyade, konsensüs mekanizmaları nedeniyle ünlü olmuştur. Bu projeler yürütme katmanında yenilikler yapmış olsalar da, performansları genellikle yalnızca konsensüs algoritmalarından kaynaklandığı şeklinde yanlış anlaşılmaktadır.

Gerçekten, yüksek performanslı blok zincirleri yenilikçi konsensüs algoritmaları ve optimize edilmiş yürütme katmanları gerektirir, en zayıf halka ilkesine benzer. Sadece konsensüs algoritmasını geliştiren EVM blok zincirlerinde, performansı artırmak için daha güçlü düğümler gereklidir. Örneğin, belirli bir akıllı zincir 2000 TPS'lik gaz sınırında blok işlemek için Ethereum tam düğümünden çok daha güçlü bir yapılandırmaya ihtiyaç duyar. Belirli bir Layer 2 ağı teorik olarak 1000 TPS'ye kadar desteklese de, gerçek performans genellikle beklentilerin altında kalır.

Paralel işleme ihtiyacı

Çoğu blockchain sisteminde, işlemler sırayla gerçekleştirilir, tek çekirdekli CPU'ya benzer. Bu yöntem basit ve düşük karmaşıklığa sahiptir, ancak internet seviyesindeki kullanıcı tabanını desteklemek için yeterli değildir. Çok çekirdekli CPU paralel sanal makinelerine geçmek, birden fazla işlemi aynı anda işleyebilir ve veri akışını önemli ölçüde artırabilir.

Paralel yürütme mühendislik zorlukları getirmektedir, örneğin aynı akıllı sözleşmeye eşzamanlı işlem yazma işlemleri gibi. Bu çakışmaları çözmek için yeni mekanizmalar tasarlamak gerekmektedir. İlgisiz akıllı sözleşmelerin paralel yürütülmesi, paralel işleme iş parçacığı sayısıyla orantılı olarak verimliliği artırabilir.

Paralel Ethereum Sanal Makinesi'nin yeniliği

Paralel EVM, blok zinciri sisteminin yürütme katmanını optimize etmeyi amaçlayan bir dizi yeniliği temsil eder. Bir projeye örnek vermek gerekirse, ana yenilikleri şunlardır:

• Paralel işlem yürütme: Optimizasyon paralel yürütme algoritması kullanarak, birden fazla işlemin aynı anda işlenmesine izin verir. Bu yöntem, aynı başlangıç durumundan işlemleri başlatır, giriş ve çıkışları takip eder, her işlemin geçici sonuçlarını üretir. Bir sonraki işlemin girişi ile mevcut işlemde işlenen çıkışın ilişkili olup olmadığını kontrol ederek bir sonraki işlemin yürütülüp yürütülmeyeceğine karar verir. Bu yöntem, işlem işleme performansını önemli ölçüde artırır ve sistem gecikmesini azaltır.

• Gecikmeli İcra: Konsensüs mekanizmasında, düğümlerin işlemleri resmi olarak sıralamak için ana düğüm veya doğrulama düğümünün işlemleri gerçekleştirmesine gerek yoktur. Başlangıçta, ana düğüm işlemleri sıralar ve düğümler arasında konsensüs sağlanır. İşlemleri hemen gerçekleştirmeyip, yürütmeyi bağımsız bir kanala erteleyerek blok zamanını en iyi şekilde kullanır ve genel yürütme verimliliğini artırır.

• Özel Durum Veritabanı: Durum depolama ve erişimini optimize etmek için Merkle ağacını doğrudan SSD'de depolayarak. Bu doğrudan depolama yöntemi, okuma büyütme etkisini en aza indirir, durum erişim hızını artırır ve akıllı sözleşme yürütümünü daha hızlı ve daha verimli hale getirir. Geleneksel veritabanlarının verimsizliğini azaltarak, paralel işlem yürütme sırasında durum değişkenlerine hızlı erişim sağlar.

• Yüksek Performanslı Konsensüs Mekanizması: Belirli bir konsensüs mekanizmasının geliştirilmiş bir versiyonu, yüzlerce küresel dağıtılmış düğüm arasındaki senkronizasyonu destekler ve lineer iletişim karmaşıklığına sahiptir. Oylama sürecinin farklı aşamalarının üst üste binmesine olanak tanıyan bir boru hattı oylama aşaması kullanarak gecikmeyi azaltır ve konsensüs verimliliğini artırır. Bu değişiklik, ağın büyük ölçekli dağıtılmış işlemleri işleme yeteneğini önemli ölçüde artırmıştır.

Meydan Okuma

Paralel EVM'nin teknik zorlukları

Sıralı işlem yürütmenin darboğazı, CPU ve durum okuma/yazma süreciyle ilgilidir. Paralel yürütme, potansiyel durum çatışmalarını beraberinde getirir ve yürütmeden önce veya sonra çatışma kontrolü gerektirir. Örneğin, eğer sanal makine dört paralel iş parçacığını destekliyorsa, her bir iş parçacığı bir işlemi işlerken, tüm işlemler aynı işlem havuzuyla etkileşime geçtiğinde çatışmalar meydana gelebilir. Bu durum, verimli paralel işleme sağlamak için dikkatli çatışma tespiti ve çözüm mekanizmaları gerektirir.

Paralel EVM'nin teknik farklarını gerçekleştirmek dışında, ekipler genellikle durum veritabanının okuma/yazma performansını yeniden tasarlar ve geliştirir ve uyumlu konsensüs algoritmaları geliştirir.

Zorluklar ve Değerlendirmeler

Paralel EVM'nin iki ana zorluğu, Ethereum'un uzun vadeli mühendislik değerinin yakalanması ve düğüm merkezileşmesidir. Şu anda geliştirme aşaması tam olarak açık kaynak olmamıştır, fikri mülkiyeti korumak için; ancak bu ayrıntılar sonunda test ağı ve ana ağ başlatıldığında açıklanacaktır ve Ethereum veya diğer blok zincirleri tarafından emilme riskiyle karşı karşıyadır. Hızlı ekosistem gelişimi, rekabet avantajını korumak için anahtar olacaktır.

Düğüm merkezileşmesi, tüm yüksek performanslı blok zincirleri için bir zorluktur; "izin gerektirmeyen", "güven gerektirmeyen" işlemler ile yüksek performans gereksinimleri arasında bir denge sağlanması gerekmektedir. "Her donanım gereksinimi için TPS" gibi göstergeler, belirli donanım koşulları altında blok zincirinin verimliliğini karşılaştırmaya yardımcı olabilir, çünkü daha düşük donanım gereksinimleri daha fazla merkeziyetsiz düğümün etkinleştirilmesine olanak tanır.

Paralel EVM'nin Yapısı

Paralel EVM yapısı, bazıları Layer 1 blok zincirleri, bazıları ise Layer 2 çözümleri olabilen birçok projeyi içerir. Ayrıca, diğer ağlar üzerinde EVM uyumlu çözümler ve açık kaynaklı istemciler de bulunmaktadır.

Paralel EVM'nin ana koşulu EVM uyumlu ağdır. Bazı EVM olmayan ağlar paralel yürütmeyi benimsemiş olsalar da, paralel EVM projeleri olarak görülmezler.

Şu anda, mevcut paralel EVM ağları üç ana türe ayrılabilir:

1. Paralel yürütme teknolojisi ile yükseltilmiş EVM uyumlu Layer 1 ağı: Bu ağlar başlangıçta paralel yürütme kullanmıyordu, teknolojik iterasyonlar aracılığıyla paralel EVM'yi destekleyecek şekilde yükseltildi.

2. Başlangıçtan itibaren paralel yürütme teknolojisini benimseyen EVM uyumlu Layer 1 ağı.

3. EVM dışı paralel yürütme teknolojisi kullanan Layer 2 ağları: Bunlar, genişletme odaklı Layer 2 EVM uyumlu zincirlerini içerir. Bu ağlar, EVM'yi takılabilir yürütme modüllerine soyutlar ve en iyi "VM yürütme katmanını" seçmek için ihtiyaçlara göre seçim yapılmasına olanak tanır, böylece paralel yetenekler sağlanır.

Sonuç

Blok zinciri teknolojisinin gelişimiyle birlikte, yüksek performans elde etmek için yürütme katmanı ve konsensüs algoritmalarına dikkat etmek de aynı derecede önemlidir. Paralel EVM gibi yenilikler, blok zincirinin daha ölçeklenebilir hale gelmesi ve geniş bir kullanıcı kitlesini destekleyebilmesi için verimlilik ve throughput'u artırmak amacıyla umut verici çözümler sunmaktadır. Bu teknolojilerin gelişimi ve uygulanması, blok zinciri ekosisteminin geleceğini şekillendirecek, bu alandaki ilerlemeleri ve uygulamaları teşvik edecektir.