并行 EVM 赛道创新与展望

作者：Artela中文博客

你对“并行EVM”的了解有多深？为了使交易能并行执行，区块链各个组件需要为此做出什么改变？如果要划分并行化级别，会有哪些层次？PayFi等新方向是否需要装配上这个新引擎？

这篇文章会介绍并行EVM一些深层次的概念，了解并行EVM背后的极致创新，以及技术和场景继续往前发展的探讨和展望。

非技术理解并行EVM

EVM执行区块时，区块里的Transaction只能排为一条队伍，然后一个个等待处理。而并行EVM可以把区块里的Transaction排列为多条队伍，并行地等待执行，这样子就可以实现区块更加快地执行完成。

把一条队伍拆成多条队伍，这方法看起来很简单，但要实现并非一件容易的事情，即使你开的是一家快餐店：开辟多个点单窗口，就可以实现排多条队伍了。但与之带来的麻烦是：后厨人员能跟得上订单量吗？即使增加厨师人数，但在有限的厨房场地和用具限制下，还有进一步的困难。

最终你可以看到，更高吞吐量的快餐店往往还需要引入自动化程度很高的器械才能实现。看似简单地开辟多几个点单窗口，背后需要数千万美金投入的自动化器械的供给，这一切才有意义。

EVM并行化级别

和开餐厅类似，并行EVM表面很好理解，但深入看，需要区块链所有组件配合改造，才能实现并行执行带来的高性能效果。让EVM并行化，并不是只需解决一个单点问题，而是要解决环环相扣的系列技术问题，它需要从浅层优化到底层。

这里我们使用了一个“并行化级别”的概念，盘点下不同并行EVM项目的优化深度。

Level 1 — Parallelizing Execution

把block的transaction分组，使之能被evm并行执行，且执行结果和原本串行执行的一致。这个特性是并行EVM的最基础实现，提升了区块的执行速度。

作为探索并行EVM的先锋项目，Polygon PoS和BNB Chain等，都尝试在运行中的区块链上引入并行执行提升性能。但由于它们都是运行中的区块链，难以实现全面组件的优化，通常仅实现这一级别的并行。

Level 2 — Optimizing Storage

EVM执行完成transaction后，需要更新数据存储，所以并行执行后，数据更新效率也需要一起提升，否则存储会成为新的瓶颈。这个特性把并行EVM提升了一个级别，除了执行快之外，存储效率也提升。

Sei、Monad和Artela等新L1公链，不像Polygon PoS等有历史包袱，它们均围绕并行化做设计，因此都会重点去实现存储级别的优化，比如Sei DB、Monad DB和Artela’s Parallel Storage都是为并行化设计的高性能存储。

Level 3 — Pipelining Consensus

当执行和存储不是瓶颈后，就可以要求block可以打包地更快、更多交易，这就涉及共识算法的改进。这个级别，可以再进一步提示区块链的整体交易吞吐量。

Monad的新颖之处之一是deferred-execution，它把执行从共识过程里分离，使共识过程聚焦在区块的数据，而非执行，从而实现了更高吞吐量的共识。Artela的弹性区块空间实现共识过程中区块的大小可以弹性伸缩。

Level 4 — Elastic Computing

当共识、执行和存储都并行化后，区块链可以迈入下一个阶段了：和云那样实现弹性的特性。

Artela在全栈都并行化的基础上，实现了“弹性区块空间”，和云一样，网络根据dApp订阅的需求，弹性扩展实际所需的处理能力，这也也许是并行化的终极程度。dApp独享弹性区块空间后，拥有可预测的性能，在面向Consumers的大规模采用场景里，它能保障dApp稳定性。

以上四个并行度，我们再通过Artela这个技术图再进一步理解，它和传统的高性能服务器演进路线很像，从单个服务器，演进到读写分离，再演进到读写都可弹性扩展。

EVM并行化后，还会如何演进？

通过上面的并行化级别可以看到，并行EVM其实是表面，越往深处优化，越是对区块链其他非evm组件的优化，高性能和可扩展的区块链技术是背后的内核。evm公链的高性能是围绕evm兼容的极致创新。

基于并行EVM的区块链性能优化，有终点吗？我们看看可以从web2的服务器技术发展历中可以窥探些什么。

随着大规模应用的逐步推进，Web2服务器技术的发展经历了几个阶段：

1. 单机架构：早期服务器依赖单一物理设备，无法灵活扩展，性能受限。
2. Scale-up：通过升级硬件（如更强的CPU和内存）提升单台服务器的性能，但单机扩展有明显瓶颈。
3. Scale-out：云计算时代，通过增加服务器并将其组成集群，实现算力的横向扩展，突破了单机的性能限制。
4. 异构计算：随着AI需求激增，利用GPU、TPU等异构计算资源，提高针对AI和深度学习任务的处理能力，满足对高性能算力的需求。

我们把最新区块链的高性能计算放在一个同一个图上，可以看到一个具备未来想象力的技术架构。

没有历史包袱的新区块链，如Sei、Monad等正在通过并行EVM实现极致的scale-up，Artela则在并行化的基础上，通过scale-out带用带去可预测性能，除了并行EVM外，Dual VMs解决方案也在被采用，Arbitrum和Artela把WASM视为异构计算纳入到区块链架构中，再进一步补充EVM的短板。

提升EVM并行化级别的意义

回到餐厅的例子，现代化半自动化高效率厨房真不是适用于所有餐厅，但它能打开快餐市场。现有的经典DeFi协议可能在任何基础设施上都可以运转得很好，它们似乎不太需要并行化引擎的加持，但加密行业处于转向价值兑现的阶段，一些新的协议现在有了可以尝试的基础。

PayFi是Crypto资产、稳定币、支付和DeFi的集大成者，是将支付功能与金融服务相结合的一种创新应用模式。通过 PayFi，区块链支付系统将真正释放其潜力，有望创建一个更具流动性和适应性的全球金融市场。拥有快速结算能力、低廉的交易费用以及强大的开发者生态系统是实现PayFi的重要条件。相比非EVM高性能公链，并行EVM拥有兼容现有大量生态基础设施的独特优势，EVM生态拥有最强的TLV、开发者和成熟的堆栈，而并行EVM在这基础上，继续提供快速结算能力、低廉的交易费用的能力，是孵化PayFi的最佳温室。

Reforge Research的文章“Death, Taxes, and EVM Parallelization”里汇总了并行EVM主要参与者的精彩观点，一些新DeFi的方向有了可能性：可编程中央限价订单簿（pCLOB）有了可以实现的基础，通过利用并行 EVM 所提供的高性能和高并行处理能力，pCLOB 能够在去中心化环境中实现类似传统金融交易平台的复杂和高效的交易功能。它允许开发者在订单的提交和执行过程中嵌入自定义的智能合约逻辑，这些自定义逻辑可以用于额外的验证、执行条件的判定、以及交易费用的动态调整，提供了更高的灵活性和安全性，支持更复杂的交易策略和金融产品。

Consumer叙事在新加坡2024 Token2049期间开始在讨论，我们看到了很多面向Consumer的项目：比如Morph推出消费级L2，口号是打造“A Global Consumer Layer”，旨在将Web3的价值带入日常生活，打破“公链鬼城”的魔咒和虚假的TVL繁荣；或者是纯粹的to C项目，如Matr1x Fire、Shrapnel等硬核FPS游戏，实际上的游戏体验已经与传统FPS游戏差别不大。这些项目找到了很好的角度把crypto再进一步推向主流，相比过往DeFi、NFT等dApp，它们的统一特点是需要大规模应用，对基础设施有更高的要求，并行EVM基础设施可以是一个很好的实现基础。

这一切新的方向倘若打开市场，EVM的并行化能力将和云计算设施一样，成为一直优化和突破的长期工程。

总结

并行evm只是一个对高性能evm的一种概括，表面上是evm交易的并行执行，实际上“牵一发而动全身” — — 它背后需要很深层次的技术组件优化，我们用并行化级别去概括不同的程度的实现。基础设施正在解锁消费者场景用例，并行evm的优势有望把把过往生态积累再推上一个新的台阶。