خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية Web3: أفضل حل للتوسع الأصلي؟
1. تصنيف الحوسبة المتوازية في Web3 ونموذج التكنولوجيا
توضح "مثلث البلوكشين" (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" التوازن الجوهري في تصميم أنظمة البلوكشين، حيث من الصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أمان مطلق، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع"، هناك حلول توسيع البلوكشين السائدة في السوق حاليًا والتي تصنف وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تنفيذ تحسين السعة: تعزيز القدرة التنفيذية في الموقع، مثل المعالجة المتوازية، GPU، متعددة النواة
توسيع معزول عن الحالة: تقسيم أفقي للحالة / شارد، مثل الشظايا، UTXO، شبكات فرعية متعددة
توسعة خارج السلسلة من نوع الاستعانة بمصادر خارجية: نقل التنفيذ إلى خارج السلسلة، مثل Rollup وCoprocessor وDA
توسيع نوع فك الارتباط الهيكلي: هيكلية معيارية، تشغيل متعاون، مثل سلسلة الوحدات، مرتب مشترك، Rollup Mesh
توسيع متزامن غير متزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسعة blockchain: الحوسبة المتوازية داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكلية بدون حالة، وغيرها، تغطي عدة مستويات من التنفيذ والحالة والبيانات والبنية، وهي نظام توسعة كامل "تعاون متعدد المستويات، تجميع وحدات". تركز هذه المقالة على طريقة التوسع التي تعتمد بشكل رئيسي على الحوسبة المتوازية.
الحساب المتوازي داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تصنيف طرق التوسع إلى خمس فئات، كل فئة تمثل طموحات أداء مختلفة، ونماذج تطوير، وفلسفات معمارية، حيث يصبح حجم التوازي أكثر دقة، وشدة التوازي أعلى، وتعقيد الجدولة أيضًا أعلى، بالإضافة إلى أن تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ تزداد أيضًا.
التوازي على مستوى الحساب (Account-level): يمثل مشروع سولانا
التوازي على مستوى الكائن (Object-level): يمثل مشروع Sui
مستوى المعاملات (Transaction-level): يمثل المشروع Monad، Aptos
مستوى الاستدعاء / MicroVM المتوازي (Call-level / MicroVM): يمثل مشروع MegaETH
التوازي على مستوى التعليمات (Instruction-level): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتم تمثيله بنظام الكائنات الذكية (نموذج الوكيل / الكائن)، ينتمي إلى نمط حساب متوازي آخر، كنظام رسائل غير متزامنة عبر السلاسل (نموذج غير متزامن للكتل)، كل وكيل يعمل كـ "عملية ذكية مستقلة"، يتم تبادل الرسائل بشكل غير متزامن وبطريقة متوازية، مدفوعة بالحدث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو التقسيم المعروفة لنا آليات تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. ليست هذه الحلول التوسعية محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها مع ذلك لمقارنة أوجه التشابه والاختلاف في مفاهيم الهيكلة.
٢. سلسلة تعزيز التشغيل المتوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
لقد تطورت بنية المعالجة المتسلسلة في إيثريوم حتى الآن، حيث مرت بعدة محاولات لتوسيع نطاقها مثل التجزئة وRollup والهندسة المعمارية المعيارية، ولكن لا يزال هناك اختناق في القدرة الإنتاجية في الطبقة التنفيذية لم يتم اختراقه بشكل جذري. ومع ذلك، لا يزال EVM وSolidity هما أكثر منصات العقود الذكية جاذبية من حيث قاعدة المطورين وإمكانات النظام البيئي الحالية. لذلك، فإن سلسلة تحسين EVM المتوازية تعتبر المسار الرئيسي الذي يجمع بين التوافق البيئي وتحسين الأداء التنفيذي، مما يجعلها اتجاهاً مهماً في جولة جديدة من التطور في توسيع النطاق. يعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية المعالجة المتوازية EVM الموجهة نحو السيناريوهات ذات التوازي العالي والقدرة الإنتاجية العالية من خلال تأخير التنفيذ وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة بلوكشين عالية الأداء Layer1 مصممة من جديد لـ Ethereum Virtual Machine (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، مع تنفيذ غير متزامن في طبقة الإجماع (Asynchronous Execution) وتنفيذ متوازي متفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي الإجماع والتخزين، قام Monad بإدخال بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB) لتحقيق تحسين شامل.
خط الأنابيب: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
تعتبر Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad المتوازي، حيث تتمثل الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو أنوية مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية تحقيق زيادة في السعة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) الوصول إلى توافق (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ فصل غير متزامن
في السلاسل التقليدية، غالبًا ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنة، وهذا النموذج المتسلسل يقيد بشكل كبير من إمكانيات الأداء. تمكن Monad من تحقيق توافق غير متزامن في طبقة التوافق، وتنفيذ غير متزامن في طبقة التنفيذ، وتخزين غير متزامن. مما يقلل بشكل كبير من زمن الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعمليات المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استغلال الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية الإجماع (طبقة الإجماع) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقود.
عملية التنفيذ (طبقة التنفيذ) يتم تشغيلها بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد الانتهاء من الإجماع، يتم الدخول على الفور إلى عملية إجماع الكتلة التالية دون الحاجة للانتظار حتى تكتمل التنفيذ.
تنفيذ متوازي متفائل: التنفيذ المتوازي المتفائل
يعتمد الإيثريوم التقليدي على نموذج تنفيذ صارم تسلسلي لتجنب تعارض الحالة. بينما يعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستنفذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، مع افتراض أن معظم المعاملات لا تحتوي على صراعات حالة.
تشغيل "كاشف التداخل (Conflict Detector))" في نفس الوقت لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة (مثل تعارضات القراءة / الكتابة).
إذا تم الكشف عن تعارض، فسيتم تسلسل وإعادة تنفيذ المعاملات المتعارضة لضمان صحة الحالة.
اختارت Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التغييرات في قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة، واكتشاف التعارضات ديناميكيًا لتحقيق التوازي، مما يجعلها أكثر شبهًا بإيثريوم المحسّن من حيث الأداء، ودرجة نضجها تجعل من السهل تنفيذ نقل نظام EVM البيئي، هي مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM، ويمكن أن تعمل كشبكة عامة مستقلة من L1، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على Ethereum، أو كمكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة. الابتكار الرئيسي الذي قدمته MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG اعتماد الحالة (رسم بياني اعتماد الحالة الموجه غير الدوري) وآلية التزامن القابلة للتعديل، التي تبني معًا نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "تسلسل خيوط السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
أدخلت MegaETH نموذج التنفيذ "مايكرو-VM لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "خيطية"، ويقدم وحدة العزل الأدنى للتخطيط المتوازي. تتواصل هذه الـ VM فيما بينها عبر الرسائل غير المتزامنة، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الـ VM بالتنفيذ بشكل مستقل، والتخزين بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
نظام الاعتماد DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
قام MegaETH بإنشاء نظام جدولة يعتمد على علاقات الوصول إلى حالة الحسابات باستخدام هيكل DAG، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للتبع (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، ويقوم بتشكيل جميع العلاقات اعتمادًا على المعاملات التي تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتضاربة مباشرة بشكل متوازي، بينما ستتم جدولة أو تأخير المعاملات التي لديها علاقات اعتماد 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، تقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو VM على مستوى الحسابات، وتخطيط المعاملات من خلال رسم الاعتماد على الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة للحوسبة المتوازية تم إعادة تصميمها من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير التنفيذ" بكافة أبعادها، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم فصل الحسابات والعقود بشكل كامل إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه نظام التشغيل الموزع الفائق تحت فكرة الإيثيريوم.
إن فلسفة تصميم Monad و MegaETH تختلف كثيرًا عن تقسيم الشبكة (Sharding): حيث يقوم تقسيم الشبكة بتقسيم سلسلة الكتل أفقيًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، بحيث تتولى كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يحقق التوسع على مستوى الشبكة بعيدًا عن قيود السلسلة الواحدة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم التوسع أفقيًا فقط على مستوى التنفيذ، مما يحقق تحسين الأداء من خلال التنفيذ المتوازي بشكل مكثف داخل السلسلة الواحدة. تمثل كلتا الحالتين اتجاهين مختلفين للتوسع في مسار سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH تركز بشكل أساسي على مسار تحسين الإنتاجية، بهدف رفع TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ التأخير (Deferred Execution) وهندسة الميكرو-آلة الافتراضية (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكتشين L1 متوازية وموحدة، يُعرف آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها باسم "Rollup Mesh". تدعم هذه الهندسة العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية والشبكات الخاصة المعالجة (SPNs)، مما يدعم بيئات متعددة الآلات الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات الصفرية المعرفة (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحوسبة المتوازية Rollup Mesh:
معالجة الأنابيب غير المتزامنة على مدار دورة الحياة الكاملة (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): تقوم Pharos بفصل مراحل المعاملة المختلفة (مثل الإجماع، التنفيذ، التخزين) وتستخدم طريقة المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الإجمالية.
تنفيذ متوازي مزدوج للآلة الافتراضية (Dual VM Parallel Execution): تدعم Pharos بيئتين من الآلات الافتراضية EVM و WASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة حسب الحاجة. لا تعزز هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية مرونة النظام فحسب، بل تحسن أيضًا قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات ذات المعالجة الخاصة (SPNs): تعتبر SPNs مكونًا رئيسيًا في بنية Pharos، مشابهة
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 17
أعجبني
17
7
مشاركة
تعليق
0/400
SleepyArbCat
· 07-19 21:33
مرة أخرى، إن زيادة سعة ميوميو تجعلني أشعر بالتعب من رسوم الغاز~
شاهد النسخة الأصليةرد0
OldLeekConfession
· 07-19 11:25
من يفهم مثلث الثقة؟ إنه ببساطة استغلال الحمقى يومياً.
شاهد النسخة الأصليةرد0
PumpAnalyst
· 07-18 22:19
لقد قلت من قبل أن توسيع السعة هو مجرد خدعة، والجار الأجنبي يريد أن يخدع الناس لتحقيق الربح مرة أخرى.
شاهد النسخة الأصليةرد0
WenMoon
· 07-16 22:03
رول أب رائع!
شاهد النسخة الأصليةرد0
MemeCurator
· 07-16 22:03
ما الذي حدث مثلث؟ طوال اليوم هنا تدرس المثلث.
شاهد النسخة الأصليةرد0
CoffeeNFTs
· 07-16 21:57
رول أب نقي لذيذ
شاهد النسخة الأصليةرد0
MetaverseVagabond
· 07-16 21:42
هل هذه المرة جديرة بالثقة؟ هل لا زال يتحدث عن التوسع؟
خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية Web3: التوازن بين الابتكار والتوافق والأداء
خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية Web3: أفضل حل للتوسع الأصلي؟
1. تصنيف الحوسبة المتوازية في Web3 ونموذج التكنولوجيا
توضح "مثلث البلوكشين" (Blockchain Trilemma) "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" التوازن الجوهري في تصميم أنظمة البلوكشين، حيث من الصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أمان مطلق، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع"، هناك حلول توسيع البلوكشين السائدة في السوق حاليًا والتي تصنف وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تشمل حلول توسعة blockchain: الحوسبة المتوازية داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكلية بدون حالة، وغيرها، تغطي عدة مستويات من التنفيذ والحالة والبيانات والبنية، وهي نظام توسعة كامل "تعاون متعدد المستويات، تجميع وحدات". تركز هذه المقالة على طريقة التوسع التي تعتمد بشكل رئيسي على الحوسبة المتوازية.
الحساب المتوازي داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، يركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تصنيف طرق التوسع إلى خمس فئات، كل فئة تمثل طموحات أداء مختلفة، ونماذج تطوير، وفلسفات معمارية، حيث يصبح حجم التوازي أكثر دقة، وشدة التوازي أعلى، وتعقيد الجدولة أيضًا أعلى، بالإضافة إلى أن تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ تزداد أيضًا.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتم تمثيله بنظام الكائنات الذكية (نموذج الوكيل / الكائن)، ينتمي إلى نمط حساب متوازي آخر، كنظام رسائل غير متزامنة عبر السلاسل (نموذج غير متزامن للكتل)، كل وكيل يعمل كـ "عملية ذكية مستقلة"، يتم تبادل الرسائل بشكل غير متزامن وبطريقة متوازية، مدفوعة بالحدث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو التقسيم المعروفة لنا آليات تزامن على مستوى النظام، وليست حسابات متوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. ليست هذه الحلول التوسعية محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها مع ذلك لمقارنة أوجه التشابه والاختلاف في مفاهيم الهيكلة.
٢. سلسلة تعزيز التشغيل المتوازي EVM: اختراق حدود الأداء في التوافق
لقد تطورت بنية المعالجة المتسلسلة في إيثريوم حتى الآن، حيث مرت بعدة محاولات لتوسيع نطاقها مثل التجزئة وRollup والهندسة المعمارية المعيارية، ولكن لا يزال هناك اختناق في القدرة الإنتاجية في الطبقة التنفيذية لم يتم اختراقه بشكل جذري. ومع ذلك، لا يزال EVM وSolidity هما أكثر منصات العقود الذكية جاذبية من حيث قاعدة المطورين وإمكانات النظام البيئي الحالية. لذلك، فإن سلسلة تحسين EVM المتوازية تعتبر المسار الرئيسي الذي يجمع بين التوافق البيئي وتحسين الأداء التنفيذي، مما يجعلها اتجاهاً مهماً في جولة جديدة من التطور في توسيع النطاق. يعتبر Monad وMegaETH من المشاريع الأكثر تمثيلاً في هذا الاتجاه، حيث يبنيان بنية المعالجة المتوازية EVM الموجهة نحو السيناريوهات ذات التوازي العالي والقدرة الإنتاجية العالية من خلال تأخير التنفيذ وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هو سلسلة بلوكشين عالية الأداء Layer1 مصممة من جديد لـ Ethereum Virtual Machine (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، مع تنفيذ غير متزامن في طبقة الإجماع (Asynchronous Execution) وتنفيذ متوازي متفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقتي الإجماع والتخزين، قام Monad بإدخال بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB) لتحقيق تحسين شامل.
خط الأنابيب: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
تعتبر Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad المتوازي، حيث تتمثل الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة، ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة على خيوط أو أنوية مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية تحقيق زيادة في السعة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) الوصول إلى توافق (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وتقديم الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ فصل غير متزامن
في السلاسل التقليدية، غالبًا ما تكون عملية التوافق والتنفيذ متزامنة، وهذا النموذج المتسلسل يقيد بشكل كبير من إمكانيات الأداء. تمكن Monad من تحقيق توافق غير متزامن في طبقة التوافق، وتنفيذ غير متزامن في طبقة التنفيذ، وتخزين غير متزامن. مما يقلل بشكل كبير من زمن الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعمليات المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استغلال الموارد.
التصميم الأساسي:
تنفيذ متوازي متفائل: التنفيذ المتوازي المتفائل
يعتمد الإيثريوم التقليدي على نموذج تنفيذ صارم تسلسلي لتجنب تعارض الحالة. بينما يعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختارت Monad مسارًا متوافقًا: تقليل التغييرات في قواعد EVM قدر الإمكان، من خلال تأجيل كتابة الحالة، واكتشاف التعارضات ديناميكيًا لتحقيق التوازي، مما يجعلها أكثر شبهًا بإيثريوم المحسّن من حيث الأداء، ودرجة نضجها تجعل من السهل تنفيذ نقل نظام EVM البيئي، هي مسرع التوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 الخاص بـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء وقابلة للتعديل ومتوافقة مع EVM، ويمكن أن تعمل كشبكة عامة مستقلة من L1، أو كطبقة تعزيز تنفيذ على Ethereum، أو كمكون قابل للتعديل. الهدف الأساسي من تصميمها هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة. الابتكار الرئيسي الذي قدمته MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG اعتماد الحالة (رسم بياني اعتماد الحالة الموجه غير الدوري) وآلية التزامن القابلة للتعديل، التي تبني معًا نظام تنفيذ متوازي موجه نحو "تسلسل خيوط السلسلة".
بنية Micro-VM (الآلة الافتراضية الصغيرة): الحساب هو الخيط
أدخلت MegaETH نموذج التنفيذ "مايكرو-VM لكل حساب"، مما يجعل بيئة التنفيذ "خيطية"، ويقدم وحدة العزل الأدنى للتخطيط المتوازي. تتواصل هذه الـ VM فيما بينها عبر الرسائل غير المتزامنة، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الـ VM بالتنفيذ بشكل مستقل، والتخزين بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
نظام الاعتماد DAG: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد
قام MegaETH بإنشاء نظام جدولة يعتمد على علاقات الوصول إلى حالة الحسابات باستخدام هيكل DAG، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للتبع (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، ويقوم بتشكيل جميع العلاقات اعتمادًا على المعاملات التي تعدل أي حسابات، وتقرأ أي حسابات. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتضاربة مباشرة بشكل متوازي، بينما ستتم جدولة أو تأخير المعاملات التي لديها علاقات اعتماد 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، تقوم MegaETH بكسر نموذج آلة الحالة أحادية الخيط التقليدية EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو VM على مستوى الحسابات، وتخطيط المعاملات من خلال رسم الاعتماد على الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة للحوسبة المتوازية تم إعادة تصميمها من "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير التنفيذ" بكافة أبعادها، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلة عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: حيث تم فصل الحسابات والعقود بشكل كامل إلى VM مستقل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظريًا، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه نظام التشغيل الموزع الفائق تحت فكرة الإيثيريوم.
إن فلسفة تصميم Monad و MegaETH تختلف كثيرًا عن تقسيم الشبكة (Sharding): حيث يقوم تقسيم الشبكة بتقسيم سلسلة الكتل أفقيًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، بحيث تتولى كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يحقق التوسع على مستوى الشبكة بعيدًا عن قيود السلسلة الواحدة؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم التوسع أفقيًا فقط على مستوى التنفيذ، مما يحقق تحسين الأداء من خلال التنفيذ المتوازي بشكل مكثف داخل السلسلة الواحدة. تمثل كلتا الحالتين اتجاهين مختلفين للتوسع في مسار سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH تركز بشكل أساسي على مسار تحسين الإنتاجية، بهدف رفع TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ التأخير (Deferred Execution) وهندسة الميكرو-آلة الافتراضية (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكتشين L1 متوازية وموحدة، يُعرف آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها باسم "Rollup Mesh". تدعم هذه الهندسة العمل التعاوني بين الشبكة الرئيسية والشبكات الخاصة المعالجة (SPNs)، مما يدعم بيئات متعددة الآلات الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات الصفرية المعرفة (ZK) وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحوسبة المتوازية Rollup Mesh: