Nel marzo di quest'anno, la rete blockchain scalabile L1 Artela ha lanciato EVM++, un aggiornamento alla tecnologia del livello di esecuzione EVM di prossima generazione. Il primo "+" in EVM++ rappresenta "Estensibilità", ovvero la scalabilità raggiunta tramite la tecnologia Aspect. Questa tecnologia supporta gli sviluppatori nella creazione di programmi personalizzati on-chain nell'ambiente WebAssembly (WASM). Questi programmi possono essere combinati con EVM Collaborate per fornire estensioni specifiche dell'applicazione personalizzate e ad alte prestazioni per dApp. Il secondo "+" rappresenta "Scalabilità", il che significa che le capacità e l'efficienza di elaborazione della rete sono notevolmente migliorate attraverso la tecnologia di esecuzione parallela e la progettazione flessibile dello spazio dei blocchi.
WebAssembly (WASM) è un efficiente formato di codice binario che consente prestazioni di velocità di esecuzione quasi native nei browser Web ed è particolarmente adatto per attività ad alta intensità di calcolo come l'intelligenza artificiale e l'elaborazione di big data.
Ieri Artela ha pubblicato un white paper che descrive in dettaglio come migliora la scalabilità della blockchain sviluppando uno stack di esecuzione parallela e introducendo lo spazio di blocco elastico basato sull'elastic computing.
L'importanza dell'elaborazione parallela
Nella tradizionale Ethereum Virtual Machine (EVM), tutte le operazioni di contratto intelligente e le transizioni di stato devono essere coerenti su tutta la rete. Ciò richiede che tutti i nodi eseguano le stesse transazioni nello stesso ordine. Pertanto, anche se in realtà non esiste alcuna dipendenza tra determinate transazioni, queste devono essere eseguite una dopo l'altra nell'ordine nel blocco, ovvero con elaborazione seriale. Questo metodo non solo causa attese inutili, ma è anche inefficiente.
L'elaborazione parallela consente a più processori o più core di elaborazione di eseguire più attività di elaborazione o elaborare dati contemporaneamente, migliorando significativamente l'efficienza dell'elaborazione e riducendo i tempi di esecuzione, in particolare per problemi di elaborazione complessi o su larga scala che possono essere scomposti in più attività indipendenti. Parallel EVM è un'estensione o un miglioramento della tradizionale macchina virtuale Ethereum. Può eseguire più contratti intelligenti o chiamate di funzioni contrattuali contemporaneamente, migliorando significativamente il throughput e l'efficienza dell'intera rete. Inoltre, può ottimizzare l'efficienza dell'esecuzione a thread singolo. Il vantaggio più diretto dell'EVM parallelo è consentire alle applicazioni decentralizzate esistenti di raggiungere prestazioni a livello di Internet.
Rete Artela ed EVM++
Artela è un L1 che migliora la scalabilità e le prestazioni di EVM introducendo EVM++. EVM++ è un aggiornamento della tecnologia del livello di esecuzione EVM, che integra la flessibilità di EVM e le funzionalità ad alte prestazioni di WASM. Questa macchina virtuale avanzata supporta l'elaborazione parallela e l'archiviazione efficiente, consentendo l'esecuzione su Artela di applicazioni più complesse e impegnative in termini di prestazioni. EVM++ non solo supporta i tradizionali contratti intelligenti, ma può anche aggiungere ed eseguire dinamicamente moduli ad alte prestazioni sulla catena, come gli agenti AI. Questi agenti possono essere eseguiti in modo indipendente come coprocessori sulla catena o partecipare direttamente ai giochi sulla catena. creando NPC veramente programmabili.
Artela esegue la progettazione in parallelo per garantire che la potenza di calcolo dei nodi di rete possa essere ampliata in modo flessibile in base alla domanda. Inoltre, il nodo di validazione supporta l'espansione orizzontale e la rete può regolare automaticamente la dimensione del nodo di calcolo in base al carico o alla domanda corrente. Questo processo di espansione è coordinato dal protocollo elastico per garantire risorse di calcolo sufficienti nella rete di consenso. Garantire la scalabilità della potenza di calcolo dei nodi di rete attraverso il calcolo elastico e, infine, ottenere uno spazio di blocco elastico, consentendo alle dApp di grandi dimensioni di richiedere spazio di blocco indipendente in base alle esigenze specifiche. Ciò non solo soddisfa la necessità di espandere lo spazio di blocco pubblico, ma garantisce anche le prestazioni di grandi applicazioni e stabilità.
Spiegazione dettagliata dell'architettura di esecuzione parallela di Artela
1. Esecuzione ottimistica predittiva
L'esecuzione ottimistica predittiva è una delle tecnologie principali di Artela e una delle sue caratteristiche che la distingue da altri EVM paralleli come Sei e Monad. L'esecuzione ottimistica si riferisce a una strategia di esecuzione parallela che presuppone che non vi siano conflitti tra le transazioni nello stato iniziale. In questo meccanismo ogni transazione mantiene una versione privata dello stato, registrando le modifiche ma non finalizzandole immediatamente. Dopo l'esecuzione della transazione viene eseguita una fase di verifica per verificare se ci sono conflitti con cambiamenti di stato globali causati da altre transazioni parallele nello stesso periodo. Una volta rilevato un conflitto, la transazione viene eseguita nuovamente. La prevedibilità si riferisce all'analisi dei dati storici delle transazioni attraverso uno specifico modello di intelligenza artificiale per prevedere le dipendenze tra le transazioni future, ovvero quali transazioni possono accedere agli stessi dati, e raggruppare le transazioni di conseguenza per organizzare il loro ordine di esecuzione, riducendo così i conflitti di esecuzione e le esecuzioni duplicate. Al contrario, in termini di previsione, Sei si basa su file con dipendenze di transazione definite in anticipo dagli sviluppatori, mentre Monad utilizza l'analisi statica a livello di compilatore per generare file con dipendenze di transazione ed entrambi non hanno le capacità adattive di Artela Modello di previsione dinamica basato sull'intelligenza artificiale.
2. Tecnologia di precarico asincrono (Async Preloading)
La tecnologia di precaricamento asincrono è impegnata a risolvere i colli di bottiglia di input e output (I/O) causati dall'accesso dello stato, con lo scopo di aumentare la velocità di accesso ai dati e ridurre i tempi di attesa durante l'esecuzione delle transazioni. Artela precarica i dati di stato richiesti dall'archiviazione lenta (come il disco rigido) all'archiviazione veloce (come la memoria) in base a modelli predittivi prima che la transazione venga eseguita. Riduci i tempi di attesa I/O durante l'esecuzione caricando in anticipo i dati necessari. Quando i dati vengono caricati e memorizzati nella cache in anticipo, più processori o thread di esecuzione possono accedere ai dati contemporaneamente, aumentando ulteriormente il parallelismo di esecuzione.
3. Archiviazione parallela
Con l'introduzione della tecnologia di esecuzione parallela, sebbene l'elaborazione delle transazioni possa essere parallelizzata, se la velocità di lettura, scrittura e aggiornamento dei dati non può essere migliorata contemporaneamente, diventerà un fattore chiave che limita le prestazioni complessive del sistema, quindi il collo di bottiglia del sistema si sposta gradualmente nell'archiviazione livello. Soluzioni come MonadDB e SeiDB hanno iniziato a concentrarsi sull'ottimizzazione a livello di storage. Artela attinge e integra una varietà di tecnologie di elaborazione dati tradizionali e mature per sviluppare l'archiviazione parallela, migliorando ulteriormente l'efficienza dell'elaborazione parallela.
Il sistema di archiviazione parallela è progettato principalmente per risolvere due problemi principali: uno è ottenere l'elaborazione parallela dell'archiviazione e l'altro è migliorare la capacità di registrare in modo efficiente lo stato dei dati nel database. Durante il processo di archiviazione dei dati, i problemi comuni includono l'espansione dei dati durante la scrittura dei dati e una maggiore pressione di elaborazione del database. Per affrontare efficacemente questi problemi, Artela adotta la strategia di separazione tra Impegno Statale (SC) e Stoccaggio Statale (SS). Questa strategia divide le attività di archiviazione in due parti: una parte è responsabile delle operazioni di elaborazione veloci e non conserva strutture di dati complesse, risparmiando così spazio e riducendo la duplicazione dei dati; l'altra parte è responsabile della registrazione di tutte le informazioni dettagliate sui dati. Inoltre, per non compromettere le prestazioni durante l'elaborazione di grandi quantità di dati, Artela adotta un metodo per unire piccole porzioni di dati in porzioni di grandi dimensioni, riducendo la complessità del salvataggio dei dati.
4. Spazio elastico del blocco (EBS)
L'Elastic Block Space (EBS) di Artela è progettato sulla base del concetto di calcolo elastico e può regolare automaticamente il numero di transazioni ospitate in un blocco in base alla congestione della rete.
L'elastic computing è un modello di servizio di cloud computing che consente al sistema di regolare automaticamente la configurazione delle risorse di calcolo per adattarsi alle mutevoli esigenze di carico. Lo scopo principale è ottimizzare l'efficienza nell'utilizzo delle risorse e garantire che venga fornita rapidamente potenza di calcolo aggiuntiva quando la domanda aumenta.
EBS regola dinamicamente le risorse dei blocchi in base alle esigenze specifiche delle dApp e fornisce spazio di blocco di espansione indipendente per le dApp con domanda elevata, con l'obiettivo di risolvere il problema dei requisiti di prestazioni della blockchain significativamente diversi per le diverse applicazioni. Il vantaggio principale di EBS è la "prestazione prevedibile", ovvero la capacità di fornire TPS prevedibili per le dApp. Pertanto, le dApp con spazi di blocco indipendenti riceveranno un TPS stabile indipendentemente dal fatto che lo spazio di blocco pubblico sia affollato o meno. Inoltre, se il contratto scritto dalla dApp supporta il parallelismo, può raggiungere ulteriormente un TPS più elevato. Si può dire che EBS fornisce un ambiente più stabile rispetto alle tradizionali piattaforme blockchain come Ethereum e Solana. Queste piattaforme tradizionali spesso portano al degrado delle prestazioni delle dApp quando la rete è congestionata, come durante il boom delle iscrizioni o durante il picco dell'attività DeFi. Artela risolve efficacemente tali problemi attraverso una gestione delle risorse personalizzata e ottimizzata.
In sintesi, Artela raggiunge prestazioni di rete altamente scalabili e prevedibili attraverso stack di esecuzione paralleli e spazio di blocco elastico. Questa architettura di esecuzione parallela utilizza modelli di intelligenza artificiale per prevedere con precisione le dipendenze delle transazioni, riducendo i conflitti e le esecuzioni duplicate. Inoltre, le applicazioni di grandi dimensioni possono avere capacità di elaborazione e risorse dedicate in base alle necessità, garantendo prestazioni stabili anche in caso di carichi di rete elevati. Ciò consente alla rete Artela di supportare scenari applicativi più complessi, come l’elaborazione di big data in tempo reale e transazioni finanziarie complesse.