並行 EVM 賽道創新與展望

作者：Artela中文博客

你對"並行EVM"的了解有多深？為了使交易能並行執行，區塊鏈各個組件需要為此做出什麼改變？如果要劃分並行化級別，會有哪些層次？PayFi等新方向是否需要裝配上這個新引擎？

這篇文章會介紹並行EVM一些深層次的概念，了解並行EVM背後的極致創新，以及技術和場景繼續往前發展的探討和展望。

非技術理解並行EVM

EVM執行區塊時，區塊裡的Transaction只能排為一條隊伍，然後一個個等待處理。而並行EVM可以把區塊裡的Transaction排列為多條隊伍，並行地等待執行，這樣子就可以實現區塊更加快地執行完成。

把一條隊伍拆成多條隊伍，這方法看起來很簡單，但要實現並非一件容易的事情，即使你開的是一家快餐店：開闢多個點單窗口，就可以實現排多條隊伍了。但與之帶來的麻煩是：後廚人員能跟得上訂單量嗎？即使增加廚師人數，但在有限的廚房場地和用具限制下，還有進一步的困難。

最終你可以看到，更高吞吐量的快餐店往往還需要引入自動化程度很高的器械才能實現。看似簡單地開闢多幾個點單窗口，背後需要數千萬美金投入的自動化器械的供給，這一切才有意義。

EVM並行化級別

和開餐廳類似，並行EVM表面很好理解，但深入看，需要區塊鏈所有組件配合改造，才能實現並行執行帶來的高性能效果。讓EVM並行化，並不是只需解決一個單點問題，而是要解決環環相扣的系列技術問題，它需要從淺層優化到底層。

這裡我們使用了一個"並行化級別"的概念，盤點下不同並行EVM項目的優化深度。

Level 1 --- Parallelizing Execution

把block的transaction分組，使之能被evm並行執行，且執行結果和原本串行執行的一致。這個特性是並行EVM的最基礎實現，提升了區塊的執行速度。

作為探索並行EVM的先鋒項目，Polygon PoS和BNB Chain等，都嘗試在運行中的區塊鏈上引入並行執行提升性能。但由於它們都是運行中的區塊鏈，難以實現全面組件的優化，通常僅實現這一級別的並行。

Level 2 --- Optimizing Storage

EVM執行完成transaction後，需要更新數據存儲，所以並行執行後，數據更新效率也需要一起提升，否則存儲會成為新的瓶頸。這個特性把並行EVM提升了一個級別，除了執行快之外，存儲效率也提升。

Sei、Monad和Artela等新L1公鏈，不像Polygon PoS等有歷史包袱，它們均圍繞並行化做設計，因此都會重點去實現存儲級別的優化，比如Sei DB、Monad DB和Artela's Parallel Storage都是為並行化設計的高性能存儲。

Level 3 --- Pipelining Consensus

當執行和存儲不是瓶頸後，就可以要求block可以打包地更快、更多交易，這就涉及共識算法的改進。這個級別，可以再進一步提示區塊鏈的整體交易吞吐量。

Monad的新穎之處之一是deferred-execution，它把執行從共識過程裡分離，使共識過程聚焦在區塊的數據，而非執行，從而實現了更高吞吐量的共識。Artela的彈性區塊空間實現共識過程中區塊的大小可以彈性伸縮。

Level 4 --- Elastic Computing

當共識、執行和存儲都並行化後，區塊鏈可以邁入下一個階段了：和雲那樣實現彈性的特性。

Artela在全棧都並行化的基礎上，實現了"彈性區塊空間"，和雲一樣，網絡根據dApp訂閱的需求，彈性擴展實際所需的處理能力，這也也許是並行化的終極程度。dApp獨享彈性區塊空間後，擁有可預測的性能，在面向Consumers的大規模採用場景裡，它能保障dApp穩定性。

以上四個並行度，我們再通過Artela這個技術圖再進一步理解，它和傳統的高性能伺服器演進路線很像，從單個伺服器，演進到讀寫分離，再演進到讀寫都可彈性擴展。

EVM並行化後，還會如何演進？

通過上面的並行化級別可以看到，並行EVM其實是表面，越往深處優化，越是對區塊鏈其他非evm組件的優化，高性能和可擴展的區塊鏈技術是背後的內核。evm公鏈的高性能是圍繞evm兼容的極致創新。

基於並行EVM的區塊鏈性能優化，有終點嗎？我們看看可以從web2的伺服器技術發展歷程中可以窺探些什麼。

隨著大規模應用的逐步推進，Web2伺服器技術的發展經歷了幾個階段：

1. 單機架構：早期伺服器依賴單一物理設備，無法靈活擴展，性能受限。
2. Scale-up：通過升級硬件（如更強的CPU和內存）提升單台伺服器的性能，但單機擴展有明顯瓶頸。
3. Scale-out：雲計算時代，通過增加伺服器並將其組成集群，實現算力的橫向擴展，突破了單機的性能限制。
4. 異構計算：隨著AI需求激增，利用GPU、TPU等異構計算資源，提高針對AI和深度學習任務的處理能力，滿足對高性能算力的需求。

我們把最新區塊鏈的高性能計算放在一個同一個圖上，可以看到一個具備未來想像力的技術架構。

沒有歷史包袱的新區塊鏈，如Sei、Monad等正在通過並行EVM實現極致的scale-up，Artela則在並行化的基礎上，通過scale-out帶用帶去可預測性能，除了並行EVM外，Dual VMs解決方案也在被採用，Arbitrum和Artela把WASM視為異構計算納入到區塊鏈架構中，再進一步補充EVM的短板。

提升EVM並行化級別的意義

回到餐廳的例子，現代化半自動化高效率廚房真不是適用於所有餐廳，但它能打開快餐市場。現有的經典DeFi協議可能在任何基礎設施上都可以運轉得很好，它們似乎不太需要並行化引擎的加持，但加密行業處於轉向價值兌現的階段，一些新的協議現在有了可以嘗試的基礎。

PayFi是Crypto資產、穩定幣、支付和DeFi的集大成者，是將支付功能與金融服務相結合的一種創新應用模式。通過 PayFi，區塊鏈支付系統將真正釋放其潛力，有望創建一個更具流動性和適應性的全球金融市場。擁有快速結算能力、低廉的交易費用以及強大的開發者生態系統是實現PayFi的重要條件。相比非EVM高性能公鏈，並行EVM擁有兼容現有大量生態基礎設施的獨特優勢，EVM生態擁有最強的TLV、開發者和成熟的堆棧，而並行EVM在這基礎上，繼續提供快速結算能力、低廉的交易費用的能力，是孵化PayFi的最佳溫室。

Reforge Research的文章"Death, Taxes, and EVM Parallelization"裡彙總了並行EVM主要參與者的精彩觀點，一些新DeFi的方向有了可能性：可編程中央限價訂單簿（pCLOB）有了可以實現的基礎，通過利用並行 EVM 所提供的高性能和高並行處理能力，pCLOB 能夠在去中心化環境中實現類似傳統金融交易平台的複雜和高效的交易功能。它允許開發者在訂單的提交和執行過程中嵌入自定義的智能合約邏輯，這些自定義邏輯可以用於額外的驗證、執行條件的判定、以及交易費用的動態調整，提供了更高的靈活性和安全性，支持更複雜的交易策略和金融產品。

Consumer敘事在新加坡2024 Token2049期間開始在討論，我們看到了很多面向Consumer的項目：比如Morph推出消費級L2，口號是打造"A Global Consumer Layer"，旨在將Web3的價值帶入日常生活，打破"公鏈鬼城"的魔咒和虛假的TVL繁榮；或者是純粹的to C項目，如Matr1x Fire、Shrapnel等硬核FPS遊戲，實際上的遊戲體驗已經與傳統FPS遊戲差別不大。這些項目找到了很好的角度把crypto再進一步推向主流，相比過往DeFi、NFT等dApp，它們的統一特點是需要大規模應用，對基礎設施有更高的要求，並行EVM基礎設施可以是一個很好的實現基礎。

這一切新的方向倘若打開市場，EVM的並行化能力將和雲計算設施一樣，成為一直優化和突破的長期工程。

總結

並行evm只是一個對高性能evm的一種概括，表面上是evm交易的並行執行，實際上"牽一發而動全身" --- --- 它背後需要很深層次的技術組件優化，我們用並行化級別去概括不同的程度的實現。基礎設施正在解鎖消費者場景用例，並行evm的優勢有望把把過往生態積累再推上一个新的台階。