خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: ما هي أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
1. خلفية تطوير الحوسبة المتوازية في مجال blockchain
"مثلث المستحيل" في blockchain ( "الأمان"، "اللامركزية"، و"القابلية للتوسع" ) يكشف عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أمان مثالي، مشاركة شاملة، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع"، فإن الحلول الرائجة في السوق الحالية لزيادة سعة blockchain تُصنف حسب الأنماط، وتشمل:
تنفيذ توسيع معزز: تعزيز القدرة التنفيذية في الموقع، مثل التوازي، GPU، متعدد النواة
توسيع عزل الحالة: تقسيم أفقي للحالة / شارد، مثل التجزئة، UTXO، الشبكات الفرعية المتعددة
توسيع خارجي من نوع الاستعانة بمصادر خارجية: وضع التنفيذ خارج السلسلة، مثل Rollup و Coprocessor و DA
توسيع فصل الهيكل: نمذجة المعمارية، التشغيل التعاوني، مثل سلسلة الوحدات، نظام ترتيب مشترك، Rollup Mesh
توسيع متزامن غير متزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، رول أب، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام الممثلين، ضغط إثبات zk، الهيكلية بدون حالة، وغيرها، مما يغطي عدة مستويات من التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهو نظام كامل للتوسع "متعدد الطبقات، وتجمع الوحدات". بينما تركز هذه المقالة على أسلوب التوسع الذي يعتمد على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير وفلسفة هيكلية مختلفة، حيث تصبح حبيبات التوازي أصغر، وزيادة شدة التوازي، وتعقيد الجدولة أيضًا أعلى، وتزداد تعقيدات البرمجة وصعوبة التنفيذ.
مستوى الحساب ( مستوى الحساب ): يمثل مشروع سولانا
المستوى الكائن (Object-level): يمثل مشروع Sui
مستوى المعاملات (Transaction-level): يمثل المشروع Monad، Aptos
استدعاء مستوى / ميكرو VM متوازي ( استدعاء المستوى / ميكرو VM ): يمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات ( Instruction-level ): يمثل المشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكيانات الذكية Actor (Agent / Actor Model) كممثل، ينتمي إلى نمط حساب متوازي آخر، كنظام رسائل غير متزامن عبر السلسلة ( نموذج غير متزامن غير كتلي )، حيث يعمل كل وكيل ك"عملية كيان ذكية" تعمل بشكل مستقل، عبر رسائل غير متزامنة، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو تقسيم السلسلة التي نعرفها جيدًا آلية تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل سلاسل/مجالات تنفيذ متعددة بالتوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الأنواع من حلول التوسع ليست محور المناقشة في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها مع ذلك للمقارنة بين مفاهيم الهيكلة.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
لقد شهدت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثيريوم تطورات عديدة حتى الآن، حيث مرت بعدة محاولات للتوسع مثل التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المعيارية، ولكن لا يزال هناك عائق في سعة طبقة التنفيذ لم يتم التغلب عليه بشكل جذري. ومع ذلك، لا يزال EVM وSolidity هما المنصتين الأكثر جذبا للمطورين ولديهما إمكانيات بيئية قوية في مجال العقود الذكية. لذلك، تعتبر سلسلة EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي يجمع بين توافق البيئة وتحسين أداء التنفيذ، وهي تتحول إلى اتجاه مهم في جولة جديدة من تطور التوسع. بينما تُعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلا في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية معالجة EVM المتوازية الموجهة نحو السيناريوهات ذات التزامن العالي والسعة العالية من خلال تنفيذ مؤجل وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة كتل عالية الأداء من الطبقة الأولى مصممة من أجل الآلة الافتراضية لإيثيريوم (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution)، وفي طبقة التنفيذ يتم تنفيذ التوازي المتفائل (Optimistic Parallel Execution). بالإضافة إلى ذلك، تم تقديم بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB) في طبقة التوافق والتخزين، مما يحقق تحسيناً من الطرف إلى الطرف.
Pipelining: آلية تنفيذ متعددة المراحل بالتوازي
تعتبر Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى عدة مراحل مستقلة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، لتشكيل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، يتم تشغيل كل مرحلة على خيوط مستقلة أو نوى، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين القدرة على معالجة البيانات وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose)، التوصل إلى توافق (Consensus)، تنفيذ المعاملات (Execution)، وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلاسل التقليدية، عادةً ما تكون عملية توافق المعاملات والتنفيذ عملية متزامنة، ونموذج السلسلة هذا يحد بشدة من قدرة الأداء. قامت Monad بتحقيق توافق غير متزامن على طبقة التوافق، والتنفيذ غير المتزامن على طبقة التنفيذ، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من وقت 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 العقد.
عملية التنفيذ( طبقة التنفيذ) يتم تنشيطها بشكل غير متزامن بعد إتمام الإجماع.
بعد الانتهاء من التوافق، يتم الدخول مباشرة في عملية التوافق للكتلة التالية، دون الحاجة إلى انتظار الانتهاء من التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل
تتبنى إيثيريوم التقليدية نموذج تسلسل صارم لتنفيذ المعاملات، لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
مونايد ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، على افتراض أن معظم المعاملات لا تعاني من صراعات الحالة.
تشغيل "(Conflict Detector)" في نفس الوقت لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة ( مثل تعارضات القراءة/الكتابة ).
إذا تم اكتشاف تعارض، سيتم تسلسل إعادة تنفيذ المعاملات المتعارضة لضمان صحة الحالة.
اختار Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التداخل ديناميكيًا أثناء التنفيذ، مما يجعله أشبه بإيثريوم المحسّن للأداء، مع نضج جيد يسهل تحقيق انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهو مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
تختلف MegaETH عن موقع L1 الخاص بـ Monad ، حيث يتم تحديدها على أنها طبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM ، ويمكن أن تعمل كشبكة عامة مستقلة L1 أو كطبقة تعزيز تنفيذية على Ethereum (Execution Layer) أو كمكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو فصل وتفكيك منطق الحسابات وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر قابلة للتخصيص بشكل مستقل ، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG اعتماد الحالة ( الرسم البياني واسع النطاق المعتمد على الحالة ) وآلية التزامن القابلة للتعديل ، مما يبني نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "التسلسل داخل السلسلة".
ميكرو-VM( آلة افتراضية صغيرة ) الهيكل: الحساب هو الخيط
ميغا إيث (MegaETH) قدمت نموذج تنفيذ "آلة افتراضية مصغرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُعَالجة"، ويقدم وحدة العزل الأدنى لجدولة متوازية. هذه الآلات الافتراضية تتواصل مع بعضها البعض من خلال رسائل غير متزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ بشكل مستقل، والتخزين بشكل مستقل، مما يؤدي إلى توازي طبيعي.
رسم بياني للاعتماد على الحالة: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
أنشأت MegaETH نظام جدولة DAG يعتمد على علاقة الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للتبعية (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، حيث يتم نمذجة جميع التعديلات على الحسابات والقراءات التي تتم على الحسابات كعلاقات تبعية. يمكن تنفيذ المعاملات التي لا تتعارض مع بعضها البعض بشكل متوازي، في حين سيتم جدولة المعاملات التي لها علاقات تبعية بترتيب تسلسلي أو مؤجل وفقًا لترتيب المراتب. يضمن رسم التبعية 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 ( ) التنفيذ غير المتكرر ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل استدعاء غير متزامنة دون منع الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن (Call Graph) ؛ معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية لـ EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو VM على أساس الحسابات، وإدارة معاملات الترتيب من خلال رسم حالة الاعتماد، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية مصممة من جميع الأبعاد من "هيكل الحسابات → هيكل الترتيب → سير العمل"، مما يوفر فكرة جديدة من مستوى نمط لبناء أنظمة سلسلية عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل، يتم إطلاق أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، مما يجعله أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت فكرة الإيثريوم.
تصميم Monad و MegaETH يختلفان بشكل كبير عن مفهوم تقسيم الشريحة (Sharding): حيث تقوم الشريحة بتقسيم سلسلة الكتل إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة على المستوى الشبكي؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها أفقيًا فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات أداء من خلال تنفيذ متوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كل منهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل أساسي على مسار تحسين القدرة على المعالجة، بهدف رئيسي هو تعزيز TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ مؤجل (Deferred Execution) وميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكشين من الطبقة الأولى L1 modular و full-stack parallel، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل المشترك بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية حسابات المتوازية Rollup Mesh:
معالجة خطوط الأنابيب غير المتزامنة طوال دورة الحياة (: تقوم Pharos بفصل مراحل المعاملات ) مثل الإجماع والتنفيذ والتخزين (، وتستخدم طريقة معالجة غير متزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الكلية.
تنفيذ مزدوج للآلة الافتراضية )Dual VM Parallel Execution(: تدعم Pharos بيئتين للآلة الافتراضية EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة وفقًا لاحتياجاتهم. لا تحسن هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا من قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
معالجة خاصة الشبكة ) SPNs (: SPNs هي مكونات رئيسية في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المعيارية، مصممة خصيصًا 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.
التوافق المعياري وآلية إعادة الرهان)Modular Consensus & Restaking(: قدمت Pharos مرونة
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 25
أعجبني
25
9
مشاركة
تعليق
0/400
ShibaSunglasses
· 07-17 12:01
الأمان ليس مجرد إلقاء اللوم على المعرفة الصفرية
شاهد النسخة الأصليةرد0
IntrovertMetaverse
· 07-17 11:53
لا تتحدث عن الأمور الفنية، أريد فقط بيع العملة.
شاهد النسخة الأصليةرد0
BuyHighSellLow
· 07-15 00:56
حمقى رقم واحد متسابق يتصفح الإنترنت
شاهد النسخة الأصليةرد0
MEV_Whisperer
· 07-14 14:59
من غير المجدي مقارنة الحلول المتعددة ، والتجزئة هي نهاية لعبة التحجيم
شاهد النسخة الأصليةرد0
LiquidityWitch
· 07-14 14:57
الطبقة 2 أنا أثق فقط في سيلر
شاهد النسخة الأصليةرد0
GasFeeBarbecue
· 07-14 14:55
أشعر أن layer2 لا يمكن التحكم فيه.
شاهد النسخة الأصليةرد0
SandwichDetector
· 07-14 14:46
هل تم توسيعها مرة أخرى؟ متى ستنتهي هذه الفوضى؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
NftCollectors
· 07-14 14:41
داخل السلسلة الحوسبة المتوازية تشبه في جوهرها الفن، كلاهما يسعى لتحقيق التوازن بين الأناقة والخلود، وأؤيد بشدة هذا التحليل الإطاري.
منظور الحوسبة المتوازية في Web3: استكشاف خمسة أنماط من مستوى الحساب إلى مستوى التعليمات
خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: ما هي أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
1. خلفية تطوير الحوسبة المتوازية في مجال blockchain
"مثلث المستحيل" في blockchain ( "الأمان"، "اللامركزية"، و"القابلية للتوسع" ) يكشف عن التوازن الجوهري في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أمان مثالي، مشاركة شاملة، ومعالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع"، فإن الحلول الرائجة في السوق الحالية لزيادة سعة blockchain تُصنف حسب الأنماط، وتشمل:
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، رول أب، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام الممثلين، ضغط إثبات zk، الهيكلية بدون حالة، وغيرها، مما يغطي عدة مستويات من التنفيذ، الحالة، البيانات، والبنية، وهو نظام كامل للتوسع "متعدد الطبقات، وتجمع الوحدات". بينما تركز هذه المقالة على أسلوب التوسع الذي يعتمد على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات/الأوامر داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير وفلسفة هيكلية مختلفة، حيث تصبح حبيبات التوازي أصغر، وزيادة شدة التوازي، وتعقيد الجدولة أيضًا أعلى، وتزداد تعقيدات البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، مع نظام الكيانات الذكية Actor (Agent / Actor Model) كممثل، ينتمي إلى نمط حساب متوازي آخر، كنظام رسائل غير متزامن عبر السلسلة ( نموذج غير متزامن غير كتلي )، حيث يعمل كل وكيل ك"عملية كيان ذكية" تعمل بشكل مستقل، عبر رسائل غير متزامنة، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو تقسيم السلسلة التي نعرفها جيدًا آلية تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل سلاسل/مجالات تنفيذ متعددة بالتوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة/آلة افتراضية. هذه الأنواع من حلول التوسع ليست محور المناقشة في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها مع ذلك للمقارنة بين مفاهيم الهيكلة.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
لقد شهدت بنية المعالجة المتسلسلة لإيثيريوم تطورات عديدة حتى الآن، حيث مرت بعدة محاولات للتوسع مثل التقسيم، وRollup، والهندسة المعمارية المعيارية، ولكن لا يزال هناك عائق في سعة طبقة التنفيذ لم يتم التغلب عليه بشكل جذري. ومع ذلك، لا يزال EVM وSolidity هما المنصتين الأكثر جذبا للمطورين ولديهما إمكانيات بيئية قوية في مجال العقود الذكية. لذلك، تعتبر سلسلة EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي يجمع بين توافق البيئة وتحسين أداء التنفيذ، وهي تتحول إلى اتجاه مهم في جولة جديدة من تطور التوسع. بينما تُعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلا في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية معالجة EVM المتوازية الموجهة نحو السيناريوهات ذات التزامن العالي والسعة العالية من خلال تنفيذ مؤجل وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة كتل عالية الأداء من الطبقة الأولى مصممة من أجل الآلة الافتراضية لإيثيريوم (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ التوافق بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution)، وفي طبقة التنفيذ يتم تنفيذ التوازي المتفائل (Optimistic Parallel Execution). بالإضافة إلى ذلك، تم تقديم بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB) في طبقة التوافق والتخزين، مما يحقق تحسيناً من الطرف إلى الطرف.
Pipelining: آلية تنفيذ متعددة المراحل بالتوازي
تعتبر Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بالتوازي، حيث تتمثل الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى عدة مراحل مستقلة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، لتشكيل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، يتم تشغيل كل مرحلة على خيوط مستقلة أو نوى، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين القدرة على معالجة البيانات وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose)، التوصل إلى توافق (Consensus)، تنفيذ المعاملات (Execution)، وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلاسل التقليدية، عادةً ما تكون عملية توافق المعاملات والتنفيذ عملية متزامنة، ونموذج السلسلة هذا يحد بشدة من قدرة الأداء. قامت Monad بتحقيق توافق غير متزامن على طبقة التوافق، والتنفيذ غير المتزامن على طبقة التنفيذ، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من وقت الكتلة ( block time ) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل
تتبنى إيثيريوم التقليدية نموذج تسلسل صارم لتنفيذ المعاملات، لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختار Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التداخل ديناميكيًا أثناء التنفيذ، مما يجعله أشبه بإيثريوم المحسّن للأداء، مع نضج جيد يسهل تحقيق انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهو مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
تختلف MegaETH عن موقع L1 الخاص بـ Monad ، حيث يتم تحديدها على أنها طبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM ، ويمكن أن تعمل كشبكة عامة مستقلة L1 أو كطبقة تعزيز تنفيذية على Ethereum (Execution Layer) أو كمكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو فصل وتفكيك منطق الحسابات وبيئة التنفيذ والحالة إلى وحدات أصغر قابلة للتخصيص بشكل مستقل ، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG اعتماد الحالة ( الرسم البياني واسع النطاق المعتمد على الحالة ) وآلية التزامن القابلة للتعديل ، مما يبني نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "التسلسل داخل السلسلة".
ميكرو-VM( آلة افتراضية صغيرة ) الهيكل: الحساب هو الخيط
ميغا إيث (MegaETH) قدمت نموذج تنفيذ "آلة افتراضية مصغرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُعَالجة"، ويقدم وحدة العزل الأدنى لجدولة متوازية. هذه الآلات الافتراضية تتواصل مع بعضها البعض من خلال رسائل غير متزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالتنفيذ بشكل مستقل، والتخزين بشكل مستقل، مما يؤدي إلى توازي طبيعي.
رسم بياني للاعتماد على الحالة: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
أنشأت MegaETH نظام جدولة DAG يعتمد على علاقة الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للتبعية (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، حيث يتم نمذجة جميع التعديلات على الحسابات والقراءات التي تتم على الحسابات كعلاقات تبعية. يمكن تنفيذ المعاملات التي لا تتعارض مع بعضها البعض بشكل متوازي، في حين سيتم جدولة المعاملات التي لها علاقات تبعية بترتيب تسلسلي أو مؤجل وفقًا لترتيب المراتب. يضمن رسم التبعية 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 ( ) التنفيذ غير المتكرر ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل استدعاء غير متزامنة دون منع الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن (Call Graph) ؛ معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية لـ EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو VM على أساس الحسابات، وإدارة معاملات الترتيب من خلال رسم حالة الاعتماد، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية مصممة من جميع الأبعاد من "هيكل الحسابات → هيكل الترتيب → سير العمل"، مما يوفر فكرة جديدة من مستوى نمط لبناء أنظمة سلسلية عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تجريد الحسابات والعقود إلى VM مستقل، يتم إطلاق أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، مما يجعله أشبه بنظام تشغيل موزع فائق تحت فكرة الإيثريوم.
تصميم Monad و MegaETH يختلفان بشكل كبير عن مفهوم تقسيم الشريحة (Sharding): حيث تقوم الشريحة بتقسيم سلسلة الكتل إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الشبكة على المستوى الشبكي؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها أفقيًا فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات أداء من خلال تنفيذ متوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كل منهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل أساسي على مسار تحسين القدرة على المعالجة، بهدف رئيسي هو تعزيز TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ مؤجل (Deferred Execution) وميكرو VM (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكشين من الطبقة الأولى L1 modular و full-stack parallel، يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل المشترك بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية حسابات المتوازية Rollup Mesh: