صورة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل خطة للتوسع الأصلي؟
1. المقدمة: تطبيقات الحوسبة المتوازية في blockchain
تظهر "مثلث عدم الممكن" في blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أن مشاريع blockchain من الصعب تحقيق "أمان مطلق، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بشأن "القابلية للتوسع"، هذا الموضوع الخالد، تشمل حلول توسيع blockchain الرئيسية المتاحة في السوق وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تنفيذ تحسين التوسع: تعزيز القدرة التنفيذية في الموقع، مثل المعالجة المتوازية، GPU، والأنوية المتعددة
نوع توسيع عزلة الحالة: تقسيم أفقي للحالة / شارد، مثل التجزئة، UTXO، شبكات فرعية متعددة
توسيع نوع الاستعانة بمصادر خارجية خارج السلسلة: وضع التنفيذ خارج السلسلة، مثل Rollup، Coprocessor، DA
توسيع بنية تفكيك الهيكل: بنية معيارية، تشغيل متعاون، مثل سلسلة الوحدات، مرتبة مشتركة، شبكة رول أب
توسيع متزامن غير متزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع البلوكشين: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط zk، الهيكلية عديمة الحالة، وغيرها، مما يغطي مستويات متعددة من التنفيذ والحالة والبيانات والهياكل، وهو نظام توسيع كامل "تعاون متعدد الطبقات، وتجميع وحدات". تركز هذه المقالة على طريقة التوسيع الرئيسية القائمة على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة هيكلية، حيث يصبح حجم التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، كما تزيد أيضًا تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
التوازي على مستوى الحساب (Account-level): يمثل مشروع سولانا
المستوى الكائن المتوازي (Object-level): يمثل مشروع Sui
المستوى المعاملات المتوازية (Transaction-level): يمثل المشروع Monad، Aptos
مستوى الاستدعاء / MicroVM المتوازي (Call-level / MicroVM): يمثل المشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات (Instruction-level): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي تمثله أنظمة الكائنات الذكية (نموذج الوكيل / الكائن)، ينتمي إلى نمط حساب متوازي آخر، كنظام رسائل غير متزامنة عبر السلاسل (نموذج غير متزامن للكتل)، حيث يعمل كل وكيل كـ "عملية كائن ذكي" تعمل بشكل مستقل، حيث يتم تبادل الرسائل بطريقة متوازية غير متزامنة، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
وخطط التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تقسيم الشريحة، هي آليات تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل سلاسل متعددة / مجالات تنفيذ بالتوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الأنواع من خطط التوسع ليست محور النقاش في هذه المقالة، لكننا لا زلنا سنستخدمها لمقارنة أوجه التشابه والاختلاف في المفهوم المعماري.
٢. سلسلة EVM المعززة بالتوازي: كسر حدود الأداء في التوافق
لقد تطورت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثريوم حتى الآن، ومرت بعدة محاولات توسيع مثل الشظايا وRollup والهياكل المودولية، ولكن لا يزال عنق الزجاجة في معدل التنفيذ غير محقق فيه突破 جذري. ومع ذلك، فإن EVM وSolidity لا تزالان المنصتين الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والطاقة البيئية للذكاء الاصطناعي في الوقت الحالي. وبالتالي، فإن سلسلة EVM المعززة بالتوازي، كمسار رئيسي يجمع بين التوافق البيئي وتحسين الأداء التنفيذ، أصبحت توجهًا مهمًا في التطور الجديد للتوسع. يعد Monad وMegaETH من بين المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية المعالجة المتوازية لـ EVM التي تستهدف سيناريوهات عالية التوافر وعالية الإنتاجية من خلال تأجيل التنفيذ وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
موناد هو سلسلة كتل Layer1 عالية الأداء مصممة من جديد للآلة الافتراضية لإيثريوم (EVM)، تستند إلى مفهوم المعالجة المتزامنة (Pipelining) كفكرة أساسية، مع تنفيذ غير متزامن في طبقة الإجماع (Asynchronous Execution) وتنفيذ متزامن متفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي الإجماع والتخزين، قدمت موناد بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسينًا من النهاية إلى النهاية.
خط الأنابيب: آلية التنفيذ المتوازية متعددة المراحل
Pipelining هو المفهوم الأساسي لتنفيذ الـ Monad بشكل متوازي، ويدور جوهر الفكرة حول تقسيم عملية تنفيذ البلوك تشين إلى عدة مراحل مستقلة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل بنية خط أنابيب ثلاثية الأبعاد. تعمل كل مرحلة على خيوط أو نواة مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين معدل النقل وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose)، تحقيق الإجماع (Consensus)، تنفيذ المعاملات (Execution)، وتقديم الكتلة (Commit).
تنفيذ غير متزامن: التوافق - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلسلة التقليدية، عادة ما تكون عملية توافق الصفقة والتنفيذ عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من توسيع الأداء. حققت Monad "التنفيذ غير المتزامن" لتحقيق توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من زمن الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية الإجماع (طبقة الإجماع) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقود.
عملية التنفيذ (طبقة التنفيذ) يتم تنشيطها بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد اكتمال الإجماع، يتم الدخول مباشرة في عملية الإجماع للكتلة التالية دون الحاجة إلى انتظار الانتهاء من التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل: التنفيذ المتوازي المتفائل
تستخدم Ethereum التقليدية نموذج تسلسلي صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارضات الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يعزز بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بشكل متفائل، على افتراض أن معظم المعاملات لا تحتوي على تعارضات حالة.
تشغيل "كاشف التعارض (Conflict Detector)" في نفس الوقت لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة (مثل تعارض القراءة / الكتابة).
إذا تم الكشف عن تعارض، فسيتم تسلسل وإعادة تنفيذ معاملات التعارض لضمان صحة الحالة.
اختار Monad مساراً متوافقاً: تقليل تغييرات قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التعارضات ديناميكياً خلال عملية التنفيذ لتحقيق التوازي، مما يجعله أشبه بإيثريوم ذو الأداء العالي، مع نضج يسهل من عملية انتقال النظام البيئي لـ EVM، ويعمل كمسارع للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، تم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كشبكة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على إيثيريوم (Execution Layer) أو كعنصر قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات مستقلة يمكن جدولة بشكل منفصل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي اقترحته MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG الاعتماد على الحالة (مخطط الاعتماد على الحالة غير الدوري الموجه) وآلية التزامن القابلة للتعديل، مما يبني معًا نظام تنفيذ متوازي موجه "للخيوط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
ميغا إيث (MegaETH) قدمت نموذج التنفيذ "ماكينة افتراضية دقيقة (Micro-VM) لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مترابطة"، ويوفر وحدة عزلة صغيرة لجدولة متوازية. هذه الآلات الافتراضية تتواصل فيما بينها عبر الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ بشكل مستقل، والتخزين بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني المعتمد على الحالة
ميغا إيث بَنت نظام جدولة يعتمد على علاقات الوصول إلى حالة الحسابات، حيث يحافظ النظام على رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل عملية تداول تعدل حسابات معينة، وتقرأ حسابات أخرى، ويتم نمذجة جميعها كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ العمليات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما يتم جدولة العمليات ذات الاعتماد بشكل تسلسلي أو مؤجل وفقًا لترتيب التوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
التنفيذ غير المتزامن 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، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدي EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو-آلة الافتراضية على مستوى الحسابات، وإجراء جدولة المعاملات عبر رسم اعتماد الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → سير العمل"، مما يوفر أفكاراً جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل تمامًا، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ليكون أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت مفهوم إيثيريوم.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH بشكل كبير عن تقسيم الشبكة (Sharding): حيث يقوم تقسيم الشبكة بتقسيم سلسلة الكتل بشكل عرضي إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتولى كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يحطم قيود السلسلة الواحدة على مستوى الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها بشكل عرضي فقط في مستوى التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع العرضي.
تتركز المشاريع مثل Monad و MegaETH للحوسبة المتوازية بشكل رئيسي على مسار تحسين الإنتاجية، مع الهدف الأساسي المتمثل في تعزيز TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وهندسة الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تُعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى (L1) متعددة الطبقات ومتوازية، تُعرف آليتها الأساسية للحوسبة المتوازية باسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات ذات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي Rollup Mesh:
معالجة الأنابيب غير المتزامنة على مدار الحياة الكاملة (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): يقوم Pharos بفصل مراحل المعاملة المختلفة (مثل التوافق، التنفيذ، التخزين) ويستخدم طريقة المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الإجمالية.
التنفيذ المتوازي لجهازين افتراضيين (Dual VM Parallel Execution): يدعم Pharos بيئتين افتراضيتين EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة وفقًا للاحتياجات. لا تعزز هذه البنية المزدوجة لجهازين افتراضيين من مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا القدرة على معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات ذات المعالجة الخاصة (SPNs): SPNs هي مكونات رئيسية في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المعيارية، مخصصة لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز بشكل أكبر قابلية توسيع النظام وأدائه.
توافق معياري وآلية إعادة الرهن (Modular Consensus & Restaking): قدمت Pharos آلية توافق مرنة تدعم نماذج توافق متعددة (مثل PBFT
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 8
أعجبني
8
4
مشاركة
تعليق
0/400
WalletDetective
· منذ 14 س
الثالوث الغير مقدس؟ لا زلت تفكر في الأمور الجيدة~
شاهد النسخة الأصليةرد0
SerumSqueezer
· منذ 15 س
إنه نظري للغاية، من الأفضل أن نقوم بقياس TPS مباشرة.
نظرة شاملة على نظام الحساب المتوازي في Web3: من التوافق مع EVM إلى تطور البنية المعمارية المعيارية
صورة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل خطة للتوسع الأصلي؟
1. المقدمة: تطبيقات الحوسبة المتوازية في blockchain
تظهر "مثلث عدم الممكن" في blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أن مشاريع blockchain من الصعب تحقيق "أمان مطلق، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بشأن "القابلية للتوسع"، هذا الموضوع الخالد، تشمل حلول توسيع blockchain الرئيسية المتاحة في السوق وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تشمل حلول توسيع البلوكشين: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط zk، الهيكلية عديمة الحالة، وغيرها، مما يغطي مستويات متعددة من التنفيذ والحالة والبيانات والهياكل، وهو نظام توسيع كامل "تعاون متعدد الطبقات، وتجميع وحدات". تركز هذه المقالة على طريقة التوسيع الرئيسية القائمة على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة هيكلية، حيث يصبح حجم التوازي أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، كما تزيد أيضًا تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي تمثله أنظمة الكائنات الذكية (نموذج الوكيل / الكائن)، ينتمي إلى نمط حساب متوازي آخر، كنظام رسائل غير متزامنة عبر السلاسل (نموذج غير متزامن للكتل)، حيث يعمل كل وكيل كـ "عملية كائن ذكي" تعمل بشكل مستقل، حيث يتم تبادل الرسائل بطريقة متوازية غير متزامنة، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
وخطط التوسع المعروفة لدينا مثل Rollup أو تقسيم الشريحة، هي آليات تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل سلاسل متعددة / مجالات تنفيذ بالتوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الأنواع من خطط التوسع ليست محور النقاش في هذه المقالة، لكننا لا زلنا سنستخدمها لمقارنة أوجه التشابه والاختلاف في المفهوم المعماري.
٢. سلسلة EVM المعززة بالتوازي: كسر حدود الأداء في التوافق
لقد تطورت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثريوم حتى الآن، ومرت بعدة محاولات توسيع مثل الشظايا وRollup والهياكل المودولية، ولكن لا يزال عنق الزجاجة في معدل التنفيذ غير محقق فيه突破 جذري. ومع ذلك، فإن EVM وSolidity لا تزالان المنصتين الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين والطاقة البيئية للذكاء الاصطناعي في الوقت الحالي. وبالتالي، فإن سلسلة EVM المعززة بالتوازي، كمسار رئيسي يجمع بين التوافق البيئي وتحسين الأداء التنفيذ، أصبحت توجهًا مهمًا في التطور الجديد للتوسع. يعد Monad وMegaETH من بين المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية المعالجة المتوازية لـ EVM التي تستهدف سيناريوهات عالية التوافر وعالية الإنتاجية من خلال تأجيل التنفيذ وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
موناد هو سلسلة كتل Layer1 عالية الأداء مصممة من جديد للآلة الافتراضية لإيثريوم (EVM)، تستند إلى مفهوم المعالجة المتزامنة (Pipelining) كفكرة أساسية، مع تنفيذ غير متزامن في طبقة الإجماع (Asynchronous Execution) وتنفيذ متزامن متفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي الإجماع والتخزين، قدمت موناد بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسينًا من النهاية إلى النهاية.
خط الأنابيب: آلية التنفيذ المتوازية متعددة المراحل
Pipelining هو المفهوم الأساسي لتنفيذ الـ Monad بشكل متوازي، ويدور جوهر الفكرة حول تقسيم عملية تنفيذ البلوك تشين إلى عدة مراحل مستقلة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل بنية خط أنابيب ثلاثية الأبعاد. تعمل كل مرحلة على خيوط أو نواة مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين معدل النقل وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose)، تحقيق الإجماع (Consensus)، تنفيذ المعاملات (Execution)، وتقديم الكتلة (Commit).
تنفيذ غير متزامن: التوافق - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلسلة التقليدية، عادة ما تكون عملية توافق الصفقة والتنفيذ عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من توسيع الأداء. حققت Monad "التنفيذ غير المتزامن" لتحقيق توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من زمن الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل: التنفيذ المتوازي المتفائل
تستخدم Ethereum التقليدية نموذج تسلسلي صارم لتنفيذ المعاملات لتجنب تعارضات الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يعزز بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختار Monad مساراً متوافقاً: تقليل تغييرات قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التعارضات ديناميكياً خلال عملية التنفيذ لتحقيق التوازي، مما يجعله أشبه بإيثريوم ذو الأداء العالي، مع نضج يسهل من عملية انتقال النظام البيئي لـ EVM، ويعمل كمسارع للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، تم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كشبكة L1 مستقلة، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على إيثيريوم (Execution Layer) أو كعنصر قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو تفكيك منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات مستقلة يمكن جدولة بشكل منفصل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي اقترحته MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG الاعتماد على الحالة (مخطط الاعتماد على الحالة غير الدوري الموجه) وآلية التزامن القابلة للتعديل، مما يبني معًا نظام تنفيذ متوازي موجه "للخيوط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
ميغا إيث (MegaETH) قدمت نموذج التنفيذ "ماكينة افتراضية دقيقة (Micro-VM) لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مترابطة"، ويوفر وحدة عزلة صغيرة لجدولة متوازية. هذه الآلات الافتراضية تتواصل فيما بينها عبر الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ بشكل مستقل، والتخزين بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني المعتمد على الحالة
ميغا إيث بَنت نظام جدولة يعتمد على علاقات الوصول إلى حالة الحسابات، حيث يحافظ النظام على رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي. كل عملية تداول تعدل حسابات معينة، وتقرأ حسابات أخرى، ويتم نمذجة جميعها كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ العمليات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما يتم جدولة العمليات ذات الاعتماد بشكل تسلسلي أو مؤجل وفقًا لترتيب التوبولوجيا. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة خلال عملية التنفيذ المتوازي.
التنفيذ غير المتزامن 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، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدي EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو-آلة الافتراضية على مستوى الحسابات، وإجراء جدولة المعاملات عبر رسم اعتماد الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → سير العمل"، مما يوفر أفكاراً جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل تمامًا، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ليكون أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت مفهوم إيثيريوم.
تختلف فلسفة تصميم Monad و MegaETH بشكل كبير عن تقسيم الشبكة (Sharding): حيث يقوم تقسيم الشبكة بتقسيم سلسلة الكتل بشكل عرضي إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتولى كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يحطم قيود السلسلة الواحدة على مستوى الشبكة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها بشكل عرضي فقط في مستوى التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال التنفيذ المتوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع العرضي.
تتركز المشاريع مثل Monad و MegaETH للحوسبة المتوازية بشكل رئيسي على مسار تحسين الإنتاجية، مع الهدف الأساسي المتمثل في تعزيز TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وهندسة الميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تُعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى (L1) متعددة الطبقات ومتوازية، تُعرف آليتها الأساسية للحوسبة المتوازية باسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات ذات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي Rollup Mesh: