Khám Phá Đường Nghẽn Thực Thi Tuần Tự Của EVM Và Tối Ưu Hóa Đa Luồng

Máy ảo Ethereum (EVM) là động cơ thực thi cốt lõi của Ethereum, hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng xử lý của toàn bộ mạng. EVM truyền thống sử dụng phương thức thực thi tuần tự để xử lý giao dịch, mặc dù thiết kế đơn giản và dễ bảo trì, nhưng trong bối cảnh công nghệ blockchain không ngừng phát triển và số lượng người dùng ngày càng tăng, nó đã không còn đáp ứng được nhu cầu về TPS cao và thông lượng. Đặc biệt, khi công nghệ Rollup trở nên trưởng thành và được triển khai, sự hạn chế về hiệu suất của EVM trong việc thực thi tuần tự càng trở nên rõ ràng hơn trong mạng lớp hai.

EVM và cơ sở dữ liệu trạng thái (stateDB) là hai thành phần cốt lõi trong việc thực hiện giao dịch Ethereum. EVM chịu trách nhiệm giải thích và thực hiện các lệnh hợp đồng thông minh, trong khi stateDB quản lý việc lưu trữ trạng thái toàn cầu. Trong chế độ thực thi tuần tự, các giao dịch được xử lý lần lượt theo thứ tự, mỗi giao dịch sẽ sử dụng một phiên bản EVM độc lập, nhưng chia sẻ cùng một stateDB. Trong chế độ này, các giao dịch hợp đồng thông minh phức tạp sẽ làm giảm đáng kể tốc độ xử lý tổng thể.

Để vượt qua giới hạn của việc thực thi tuần tự, ngành công nghiệp bắt đầu khám phá các giải pháp tối ưu hóa song song cho EVM. Một dự án ZKRollup nào đó đã đề xuất một giải pháp tối ưu hóa song song đa luồng, với ý tưởng cốt lõi là phân bổ cơ sở dữ liệu trạng thái tạm thời độc lập (pending-stateDB) cho mỗi luồng. Việc thực hiện cụ thể bao gồm:

1. Thực hiện giao dịch song song đa luồng, nâng cao đáng kể tốc độ xử lý.
2. Cấp phát một pending-stateDB độc lập cho mỗi luồng, tạm thời lưu trữ sự thay đổi trạng thái.
3. Tối ưu hóa các hoạt động đọc và ghi, đảm bảo truy cập đúng dữ liệu trạng thái và tránh xung đột.
4. Giới thiệu cơ chế phát hiện xung đột, xử lý tình huống nhiều giao dịch đọc ghi trạng thái tài khoản giống nhau.
5. Sau khi thực hiện xong, hợp nhất các bản ghi thay đổi từ nhiều pending-stateDB vào stateDB toàn cầu.

Giải pháp tối ưu này có thể tăng TPS từ 3-5 lần trong tải công việc xung đột thấp. Về lý thuyết, nếu áp dụng tất cả các biện pháp tối ưu, hiệu suất thậm chí có thể đạt 60 lần trong tải công việc xung đột cao.

Tối ưu hóa song song của EVM đã cung cấp tiềm năng nâng cao hiệu suất lớn cho Ethereum và các giải pháp mở rộng của nó. Khi công nghệ tiếp tục hoàn thiện, chúng ta có lý do để mong đợi sẽ có nhiều giải pháp tối ưu hóa đổi mới hơn trong tương lai, nhằm nâng cao khả năng xử lý của mạng blockchain và trải nghiệm người dùng.