jakiro
Autor: Steve Fuente: 4 Pilares Traducción: Shan Ouba, Bit Chain Vision Realm
Punto
-
La «ejecución paralela» es una de las palabras clave en la industria de blockchain en el último año.Sin embargo, para implementar realmente la implementación paralela, también necesita innovación en varios campos.
-
Uno de EVM Paralel Processing SEI se ha dado cuenta de esta necesidad y ha estado considerando la optimización de la base de datos desde el año pasado.Los resultados de estos esfuerzos son SEI DB.
-
SEI DB transforma la estructura de base de datos única tradicional en una estructura modular dividida en dos capas.Elimina los metadatos innecesarios y optimiza el acceso al estado, eliminando así la baja eficiencia del nivel de la base de datos y mejorando el rendimiento general de la cadena de bloques.El método SEI no solo es un buen ejemplo para la cadena de bloques que persigue el paralelismo, sino también para los constructores que tienen como objetivo mejorar la eficiencia general de blockchain.
En 2023 y 2024, hay muchas palabras clave en el ciclo de mercado de blockchain.Sin embargo, descubrí que las palabras clave más interesantes en la tecnología son la «implementación diaria».Aunque el mercado está familiarizado con el procesamiento paralelo de EVM, creo que a través de las transacciones paralelas, ha mejorado fundamentalmente el rendimiento de blockchain que EVM.
Hablando de la «ejecución paralela comercial», puede pensar en varias cadenas, pero lo primero que pienso es la SEI blockchain.No son la primera persona en introducir el concepto de procesamiento paralelo en paralelo, pero juegan un papel importante en la popularización de esta palabra clave en el mercado.Al escribir este artículo, la red SEI se ha convertido en la primera cadena de bloques de capa 1 en procesarse en el procesamiento paralelo.Esto se debe a que han aprobado una propuesta de gobierno que respalda el procesamiento paralelo de EVM.
La aprobación de la propuesta de gobernanza SEI V2 es de gran importancia, porque muestra que el procesamiento paralelo del procesamiento paralelo que se ha considerado difícil de implementar ha alcanzado una etapa práctica.¿Por qué es tan difícil solicitar transacciones paralelas?Mi encuesta reveló varias razones.En primer lugar, es probable que ocurran conflictos entre las transacciones que afectan el mismo estado (como cambiar el mismo saldo de la cuenta).Al determinar el orden de transacción, la complejidad aumentará.Lo más importante es que incluso si los asuntos están paralelos en la capa de ejecución, es difícil lograr una mejora significativa de la escalabilidad sin la optimización de nivel de datos.Estos problemas hacen la implementación del procesamiento paralelo en paralelo.
El co -fundador de SEI y CTO Jayendra se ha señalado a través de varios canales de medios (optimización de nivel de datos).Si el procesamiento paralelo EVM o el procesamiento paralelo de transacciones generales solo se considera la optimización del nivel de «ejecución» de la cadena de bloques, no se puede lograr una mejora significativa de la escalabilidad.Por lo tanto, para discutir el rendimiento del procesamiento paralelo, es necesario resolver cómo lograr la optimización del nivel de base de datos.
Hoy quiero hablar sobre cómo el SEI Blockchain optimiza su base de datos.Tenga en cuenta que la optimización de la base de datos no es solo un problema de admitir el procesamiento paralelo;Este es un desafío que enfrenta toda la cadena de bloques de alto rendimiento que necesita manejar una gran cantidad de transacciones.A través de este artículo, espero que los lectores puedan aprender más profundamente para SEI V2, y también espero que aquellos que diseñan blockchain de alto rendimiento puedan obtener información valiosa para diseñar bases de datos en blockchain de alto rendimiento.
1. Pregunta del almacenamiento de blockchain: expansión estatal
1.1 ¿Cuál es el estado en la cadena de bloques?
Antes de discutir el problema de almacenamiento, necesitamos definir el significado del estado.¿Cuál es el estado en el fondo de la cadena de bloques?El estado se refiere a la información de todas las cuentas en Blockchain, incluida la información detallada de la propia cuenta, el saldo de la cuenta y el código de contrato.Por lo tanto, cuando se comercia en la cadena de bloques, inevitablemente afecta a un estado específico.Por ejemplo, si A se transfiere a B a B, los saldos de A y B deben actualizarse.Este es el significado del cambio del país.¿Qué impacto cambia el estado?En general, no creemos que el estado solo aumente por los cambios, pero incluso la transacción que solo cambia el estado dejará registros comerciales en la historia de la cadena de bloques (este tipo de datos se denomina estado histórico).Por lo tanto, se puede decir que incluso la transacción con los cambios de estado aumentará ligeramente el tamaño del estado.En otras palabras, todas las transacciones en todas las cadenas ayudan al crecimiento del país.
1.2 El problema de crecimiento de estado en la cadena de bloques rápidos
Como expliqué antes, la transacción de la cadena ayuda al crecimiento del estado.Para una cadena de bloques rápida como SEI, maneja más transacciones dentro de un tiempo dado.Si agregamos además soporte para la implementación paralela de transacciones, el estado crecerá más rápido, lo que conducirá a varios problemas:
-
Aumente el costo operativo del nodo: todo el nodo debe almacenar todo el estado de blockchain, lo que aumenta el costo de almacenamiento y dificulta operar el nodo en la cadena de bloques.Esto puede conducir a la centralización porque el umbral de entrada para ejecutar un nodo completo aumenta.
-
El rendimiento de blockchain disminuye: un estado grande significa que los nodos necesitan más tiempo para procesar y verificar las transacciones.Cada vez que una transacción que cambia el estado de la cadena de bloques, los nodos necesitan leer y actualizar los valores de estado relacionados.Con el crecimiento del estado, se debe acceder a más datos y se debe cambiar más valor de estado.Esto eventualmente conducirá a un rendimiento de blockchain más lento.
-
Problema de sincronización de nodos: Blockchain está fundamentalmente involucrado en múltiples nodos contables compartidos y continuamente sincronizado y efectivo.Si el estado se vuelve demasiado grande, la adición de nuevos nodos será muy difícil.El nuevo nodo debe descargar todo el libro mayor de la cadena para participar en la red principal.La cadena toma la «instantánea» de todo el registro en un punto específico.Sin embargo, si la cadena es demasiado grande, lleva mucho tiempo tomar una instantánea, y durante este período, la cadena de bloques continúa agregando nuevas transacciones y datos.Esta diferencia puede dificultar la sincronización de nuevos nodos.Los nodos simultáneos y hacia atrás también enfrentarán mucho tiempo y costos para ponerse al día, lo que hace que los problemas de rendimiento y los nodos sea más difícil de unirse, lo que puede conducir a problemas centralizados.
-
Estado histórico
-
Estado de actividad
-
Cuando se produce la transacción, lea el estado de MEMIAVL, y la ejecución de la transacción conducirá a cambios de estado (también conocidos como cambios)
-
El conjunto de cambios se aplica primero al árbol MEMIAVL, y luego puede volver a calcular el nuevo hash.
-
El valor raíz de estado recientemente calculado se incluye en el cabezal de bloque, y la transacción de la etiqueta se ha registrado con éxito en la cadena de bloques.
-
En diferentes goroutine, estos cambios son asincrónicos asincrónicos a un archivo WAL y se pueden usar para recuperarse (si necesita restaurar un nodo, puede usar la instantánea reciente e información almacenada en WAL para la recuperación)).).
El problema que se vuelve demasiado grande en la cadena de bloques se llama expansión de estado.Si la transacción se implementa paralela sin mejoría de la base de datos, el estado se ampliará aún más, lo que llevará a varios problemas.Estos problemas eventualmente obstaculizan la realización de los beneficios aportados por la implementación paralela de asuntos.SEI se ha dado cuenta de este problema desde el principio, y el resultado de esta comprensión es SEI DB.Entonces, ¿qué se centra SEI DB en el diseño y cuánto mejora la base de datos?
2. Introducir SEI DB, la cadena de bloques más rápida y la base de datos más rápida
El SEI V1 utiliza estructuras de bases de datos ordinarias basadas en estructuras de árboles Adelson-Velsky y Landis no cambiantes (IAVL).En Ethereum, un concepto similar es Merkle Patricia Trie (MPT).Sin embargo, se demuestra que esta estructura es ineficiente en varios aspectos: 1) Necesita almacenar una gran cantidad de metadatos en cada nodo.Los datos exceden las expectativas.Para resolver estos problemas ineficientes, SEI lanzó SEI DB, que es una arquitectura de base de datos modular que divide el almacenamiento en dos capas.
¿Por qué dividir la base de datos en dos capas?Porque el país en sí está dividido en estado histórico y estado activo.Para comprender mejor el SEI DB, es necesario definir los dos tipos de estos dos tipos:
El estado histórico se refiere a todo el estado registrado antes de la última altura de bloque de blockchain.En otras palabras, contiene todos los registros pasados de la cadena de bloques, excluyendo los bloques procesados actualmente.Por ejemplo, todos los registros de los usuarios en el pasado son históricamente de estado.
El estado de la actividad implica información relacionada con la última altura del bloque.En pocas palabras, incluye la última información registrada en la cadena de bloques, como el saldo actual del usuario.
Incluso a partir de estas definiciones, está claro que el estado histórico y el estado de la actividad contienen información obvia diferente, y el estado histórico es mucho más pesado que el estado de la actividad.SEI tiene como objetivo optimizar la base de datos manejando estos dos tipos de estados en diferentes lugares.
Sei DB se divide en 1) compromiso de estado (capa SC) y 2) capa de almacenamiento de estado (capa SS).Estudiemos los personajes de estas capas y cómo interactúan.
2.1 Capa de promesa de estado (capa SC)
Capa de promesa de estado para administrar el estado de la cadena de bloques SEI.El componente más crítico de la capa SC es el mapeo de memoria IAVL Tree (MEMIAVL), que es una versión modificada del árbol IAVL utilizado en Cosmos SDK.La modificación de baja eficiencia mencionada anteriormente y optimizó el acceso de estado.Pero, ¿por qué MEMIAVL es tan efectivo para el acceso al estado?Para comprender esto, necesitamos estudiar el concepto de mapeo de memoria utilizado por SEI.
En general, al procesar archivos, use punteros descriptivos o de estructura de archivos para acceder a ellos, lo que requiere operaciones de entrada y salida a través de un búfer.La asignación de memoria (MMAP ()) resuelve este problema al asignar el archivo al espacio de direcciones virtual del proceso, permitiendo leer o escribir datos sin usar funciones de lectura o escritura.
Según SEI, MEMIAVL puede lograr el acceso de estado en cientos de segundos de uñas.
>
(La figura anterior se centra en escribir (enviar) en lugar de lectura de estado. Este resultado muestra que la combinación de SEIDB y la sumisión asincrónica ha logrado mejoras de rendimiento significativas).
Para facilitar la comprensión, describamos todo el ciclo de vida de las transacciones registradas en la cadena de bloques utilizando MEMIAVL:
Estos cambios han reducido fundamentalmente el uso de CPU y memoria, lo que permite a SEI construir una cadena de bloques anormalmente rápida sin la necesidad de altas especificaciones de hardware.
2.2 Capa de almacenamiento de estado (capa SS)
El estado de actividad más crítico del estado que presenta la gestión de la capa, y todos los registros antes del estado de la actividad de procesamiento de la capa de almacenamiento estatal, también conocido como el estado histórico.La capa de almacenamiento de estado del SEI V2 consta de tres componentes clave.
2.2.1 Almacenamiento de valor de clave original
Cualquiera que esté familiarizado con Blockchain encontrará el concepto de par de valor clave.La estructura de almacenamiento de datos utiliza la clave como identificador único y el valor de uso se usa como datos asociados.Por ejemplo, en el contexto de la cadena de bloques, el saldo de la cuenta o el estado del contrato están representados por la clave, y los datos correspondientes (como el número de token en la cuenta) es el valor.
Aunque las estructuras de almacenamiento de valor clave son comunes en otras cadenas de bloques y bases de datos, el SEI se optimiza al minimizar el almacenamiento de meta -datos, reduciendo así la cantidad de datos de almacenamiento.Además, debido a que la clave se asigna directamente al valor, no hay una capa de abstracción adicional, por lo que la velocidad de acceso de datos es más rápida, mejorando así la eficiencia general de la cadena de bloques.
2.2.2 End de base de datos flexible
La eficiencia de la estructura de la base de datos es igualmente importante ya que su soporte para varios backends de almacenamiento.Se requiere que el uso de un solo back -end de almacenamiento se requiera que use un solo back -end de almacenamiento pueda estar restringido, porque esto les impedirá optimizar la parte trasera para satisfacer sus necesidades específicas.SEI V2 admite PEBBLEB, ROCKSDB y SQLITE, lo que permite que los nodos seleccionen la base de datos que sea más adecuada para sus necesidades.Las características de estas tres bases de datos se comparan a continuación:
>
Las características de la base de datos compatible con SEI V2 son consistentes con el rendimiento de SEI.Cada una de estas bases de datos está optimizada, lo que puede procesar efectivamente datos a gran escala y minimizar la gran escritura y liberación a gran escala (es decir, reducir la frecuencia de la escritura de datos en el disco).
Sei dijo que Pebbledb mostró el mejor rendimiento en la base de datos compatible.Sin embargo, vale la pena señalar que estas bases de datos tienen sus propias ventajas y desventajas.Para ventajas y desventajas detalladas, puede consultar la tabla de comparación proporcionada por el equipo SEI.
2.2.3 poda asíncrona
Finalmente, el componente a discutir es el recorte asíncrono.En el contexto de la cadena de bloques, el recorte se refiere al proceso de eliminación de datos innecesarios o obsoletos de la cadena de bloques.Tradicionalmente, la operación de recorte tendrá un impacto negativo en el rendimiento de la red.Sin embargo, la ejecución asincrónica de SEI de las operaciones de poda significa que estas tareas se implementan en segundo plano, lo que no afectará las principales operaciones de blockchain.Este método le permite a SEI optimizar los datos de estado histórico y reducir las necesidades de almacenamiento de los nodos sin afectar el rendimiento de la cadena de bloques.
En resumen, el método innovador de gestión de bases de datos de SEI V2, incluido el almacenamiento de valor clave original, el soporte de la base de datos flexible y la poda asíncrona para garantizar actividades de procesamiento efectivas y datos de estado histórico, mejorando así el rendimiento general de la cadena de bloques y la expansión escalable de El sexo blockchain.
3. Los resultados de implementación de SEI DB
>
Ahora hemos explorado las dos capas de SEIDB (capa de envío de estado y capa de almacenamiento de estado) y estudiamos los caracteres y funciones de cada capa.A través de esta explicación, aprendimos que SEIDB mejoró teóricamente el rendimiento de la cadena de bloques SEI a través de bases de datos y la optimizó.Sin embargo, lo más importante es el resultado real.Cuando el equipo SEI implementa SEIDB en el entorno de red de prueba, se obtienen los siguientes datos:
1. Reducir el estado de la actividad
Se midió el tamaño del estado de la actividad almacenado en la memoria, y los resultados mostraron que el tamaño de la actividad se redujo en un 60%.
2. La tasa de crecimiento de los datos históricos disminuye
Evalúe la tasa de crecimiento del estado histórico, y se encuentra que es más del 90%más lenta que la base de datos anterior.
3. Se reduce el tiempo de sincronización
El tiempo requerido para medir el estado de sincronización del nodo mostró que la velocidad aumentó en aproximadamente el 1,200%.
4. Tiempo de lotería disminución
El tiempo requerido desde el bloque sincrónico del punto de la instantánea hasta la última altura del bloque, la velocidad de visualización se duplica que la base de datos anterior.
5. Una disminución en el tiempo de envío del bloque
Se midió el tiempo requerido para enviar el bloque a la cadena de bloques, y el resultado mostró que la velocidad aumentó 287 veces en comparación con la base de datos anterior.
6.TPS (número de transacciones por segundo)
Se midió el tiempo requerido para la oficina de procesamiento, y los resultados mostraron que la velocidad aumentó más del doble en comparación con la base de datos anterior.
Según estos indicadores, la implementación de SEI V2 a través de SEIDB mostrará una mejora significativa del rendimiento.Aunque está cubierto por la narrativa principal de la compatibilidad EVM, es probable que la mejora a largo plazo de SEI cambie en los niveles de base de datos.
4. Esperamos el futuro: más allá de la narrativa y hacer contribuciones reales
La era SEI V2 ha llegado.En el mercado crucial, SEI V2 generalmente recuerda al «procesamiento paralelo EVM».Sin embargo, si estudia cuidadosamente los cambios provocados por la actualización de V2, encontrará que la transformación intensiva de tecnología excede con creces el alcance del soporte EVM y la mejora del procesamiento paralelo.Aunque los indicadores de rendimiento que mencioné anteriormente son solo los resultados de las pruebas antes de que se libere la red principal de V2, el impacto real aún debe observarse.Sin embargo, estos esfuerzos son dignos de atención continua, porque el rendimiento real de SEI V2 puede inspirar otra cadena de bloques de la capa 1 a probar y mejorar su base de datos, haciendo un objetivo más amplio de «mejora del rendimiento de blockchain».
Desde el principio, SEI ha estado buscando un solo objetivo de convertirse en una «cadena de bloques rápida» y realizó una amplia investigación para lograr este objetivo.Como investigador, los elogio una dedicación sin demoras a la implementación de Fast Blockchain.Además, espero que su investigación pueda continuar desarrollando y trayendo una mejor innovación en la base de datos.Estos esfuerzos nos permitirán construir una excelente cadena de bloques y, en última instancia, hacer que la tecnología blockchain sea más probable que sean utilizadas por audiencias más extensas.
