SEI DB: Warum die Datenbankoptimierung für die Skalierbarkeit unerlässlich ist

Autor: Steve Source: 4Pillars Übersetzung: Shan Oubba, Bit Chain Vision Realm

Punkt

• „Parallel Ausführung“ ist eines der Schlüsselwörter in der Blockchain -Branche im vergangenen Jahr.Um die parallele Implementierung wirklich zu implementieren, benötigt es auch Innovationen in verschiedenen Bereichen.

• Eine von EVM Parallel Processing SEI hat diese Notwendigkeit erkannt und hat die Datenbankoptimierung seit letztem Jahr erwägt.Die Ergebnisse dieser Bemühungen sind Sei db.

• SEI DB verwandelt die traditionelle einzelne Datenbankstruktur in eine modulare Struktur, die in zwei Schichten unterteilt ist.Es beseitigt unnötige Metadaten und optimiert den Statuszugriff, wodurch die geringe Effizienz der Datenbankebene beseitigt und die Gesamtleistung der Blockchain verbessert wird.Die SEI -Methode ist nicht nur ein gutes Beispiel für Blockchain, die Parallelität verfolgt, sondern auch für Bauherren, die die Gesamtblockchain -Effizienz verbessern wollen.

Im Jahr 2023 und 2024 gibt es viele Schlüsselwörter im Blockchain -Marktzyklus.Ich stellte jedoch fest, dass die interessantesten Schlüsselwörter in der Technologie „tägliche Implementierung“ sind.Obwohl der Markt mit der parallele EVM -Verarbeitung vertraut ist, denke ich, dass er durch parallele Transaktionen die Blockchain -Leistung grundlegend verbessert hat als EVM selbst.

Wenn Sie von „Parallelausführung des Handels“ sprechen, denken Sie vielleicht an verschiedene Ketten, aber das erste, woran ich denke, ist die SEI -Blockchain.Sie sind nicht die erste Person, die das Konzept der parallelen Verarbeitung parallel vorstellt, aber sie spielen eine wichtige Rolle bei der Popularisierung dieses Keywords auf dem Markt.Zum Schreiben dieses Artikels ist das SEI -Netzwerk die erste Blockchain in Layer 1, die in paralleler Verarbeitung verarbeitet wurde.Dies liegt daran, dass sie einen Governance -Vorschlag verabschiedet haben, der die parallele EVM -Verarbeitung unterstützt.

Die Verabschiedung des SEI V2 -Governance -Vorschlags ist von großer Bedeutung, da sie zeigt, dass die parallele Verarbeitung der parallelen Verarbeitung, die sie als schwierig angesehen wurde, eine praktische Phase erreicht hat.Warum ist es so schwierig, parallele Transaktionen zu beantragen?Meine Umfrage enthüllte mehrere Gründe.Erstens treten Konflikte zwischen Transaktionen auf, die denselben Zustand beeinflussen (z. B. das gleiche Kontostand).Bei der Bestimmung der Transaktionsreihenfolge nimmt die Komplexität zu.Das Wichtigste ist, dass es schwierig ist, selbst wenn die Angelegenheiten in der Ausführungsschicht parallelisiert sind, eine erhebliche Verbesserung der Skalierbarkeit ohne Optimierung von Datenbank -Level -Level zu erzielen.Diese Probleme machen die Implementierung der parallelen Verarbeitung parallel.

SEIs CO -Funder und CTO Jayendra wurde über verschiedene Medienkanäle (Datenbank -Level -Optimierung) darauf hingewiesen.Wenn die parallele EVM -Verarbeitung oder allgemeine Transaktion parallele Verarbeitung nur als Optimierung der „Ausführung“ -Pegel der Blockchain angesehen wird, kann nicht eine signifikante Skalierbarkeitsverbesserung erzielt werden.Um die Leistung der parallelen Verarbeitung zu erörtern, muss daher gelöst werden, wie die Optimierung von Datenbank -Level erreicht werden kann.

Heute möchte ich darüber sprechen, wie die SEI -Blockchain ihre Datenbank optimiert.Bitte beachten Sie, dass die Datenbankoptimierung nicht nur ein Problem bei der Unterstützung der parallele Verarbeitung ist.Dies ist eine Herausforderung für alle Hochleistungs -Blockchain, die eine große Anzahl von Transaktionen abwickeln muss.In diesem Artikel hoffe ich, dass die Leser für SEI V2 tiefer lernen können, und ich hoffe auch, dass diejenigen, die eine Hochleistungs -Blockchain mit hoher Leistung entwerfen, wertvolle Erkenntnisse zum Entwerfen von Datenbanken in Blockchain mit hoher Leistung erhalten können.

1. Frage der Blockchain -Speicherung: Zustandsausdehnung

1.1 Was ist der Zustand in der Blockchain?

Bevor wir das Speicherproblem diskutieren, müssen wir die Bedeutung des Staates definieren.Was ist der Zustand im Hintergrund der Blockchain?Der Status bezieht sich auf die Informationen aller Konten in der Blockchain, einschließlich der detaillierten Informationen des Kontos selbst, des Kontostands und des Vertragscode.Daher wirkt sich beim Handel mit der Blockchain unweigerlich einen bestimmten Zustand aus.Wenn A beispielsweise auf B nach B übertragen wird, muss die Balden von A und B aktualisiert werden.Dies ist die Bedeutung der Veränderung des Landes.Welche Auswirkungen verändert der Staat?Im Allgemeinen glauben wir nicht, dass der Staat nur durch Veränderungen erhöht wird, sondern selbst die Transaktion, die den Staat nur ändert, wird Handelsaufzeichnungen in der Geschichte der Blockchain verlassen (diese Art von Daten wird als historischer Zustand bezeichnet).Daher kann gesagt werden, dass selbst die Transaktion mit Zustandsänderungen die Zustandsgröße leicht erhöht.Mit anderen Worten, alle Transaktionen zu allen Ketten helfen dem Wachstum des Landes.

1.2 Das Problem des Statuswachstums in der schnellen Blockchain

Wie ich bereits erklärte, hilft die Kettentransaktion dem Zustandswachstum.Für eine schnelle Blockchain wie SEI behandelt es mehr Transaktionen innerhalb einer bestimmten Zeit.Wenn wir die parallele Implementierung von Transaktionen weiter unterstützen, wird der Status schneller wachsen, was zu mehreren Problemen führt:

1. Erhöhen Sie die Betriebskosten des Knotens: Der gesamte Knoten muss den gesamten Blockchain -Status speichern, was die Speicherkosten erhöht und es schwierig macht, den Knoten auf der Blockchain zu betreiben.Dies kann zur Zentralisierung führen, da der Eingangsschwellenwert für das Ausführen eines vollständigen Knotens höher wird.

2. Die Blockchain -Leistung nimmt ab: Ein großer Zustand bedeutet, dass Knoten mehr Zeit benötigen, um Transaktionen zu verarbeiten und zu überprüfen.Immer wenn eine Transaktion, die den Status der Blockchain ändert, müssen die Knoten die verwandten Statuswerte lesen und aktualisieren.Mit dem Wachstum des Staates müssen auf mehr Daten zugegriffen werden, und es müssen mehr staatlichen Wert geändert werden.Dies wird schließlich zu einer langsameren Blockchain -Leistung führen.

3. Knotensynchronisationsproblem: Blockchain ist grundlegend an mehreren gemeinsam genutzten Ledger und kontinuierlich synchronisiertem und effektivem Ledger beteiligt.Wenn der Staat zu groß wird, wird die Zugabe neuer Knoten sehr schwierig.Der neue Knoten muss das gesamte Hauptbuch der Kette herunterladen, um am Hauptnetzwerk teilzunehmen.Die Kette nimmt den „Snapshot“ des gesamten Datensatzes an einem bestimmten Punkt an.Wenn die Kette jedoch zu groß ist, dauert es lange, bis ein Schnappschuss aufgenommen wird, und während dieser Zeit fügt die Blockchain weiterhin neue Transaktionen und Daten hinzu.Dieser Unterschied kann die Synchronisation neuer Knoten erschweren.Gleichzeitige und rückständige Knoten werden auch viel Zeit und Kosten ausgesetzt sein, um die Leistungsprobleme zu machen und neue Knoten schwieriger zu machen, was zu zentralisierten Problemen führen kann.

Das Problem, das in der Blockchain zu groß wird, wird als Zustandsausdehnung bezeichnet.Wenn die Transaktion parallel ohne Datenbankverbesserung implementiert wird, wird der Status weiter erweitert, was zu verschiedenen Problemen führt.Diese Probleme behindern schließlich die Verwirklichung der Vorteile, die durch die parallele Umsetzung der Angelegenheiten erzielt wird.SEI hat dieses Problem von Anfang an erkannt, und das Ergebnis dieses Verständnisses ist SEI DB.Was konzentriert sich SEI DB auf Design und wie viel verbessert sich die Datenbank?

2. Einführen Sie SEI DB, die schnellste Blockchain und die schnellste Datenbank

Der SEI V1 verwendet gewöhnliche Datenbankstrukturen, die auf nicht kennzeichnenden Adelson-Velsky- und Landis-Baumstrukturen (IAVL) basieren.In Ethereum ist ein ähnliches Konzept Merkle Patricia Trie (MPT).Diese Struktur ist jedoch in mehreren Aspekten ineffizient: 1) Sie muss eine große Menge an Metadaten auf jedem Knoten aufbewahren.Die Daten übertreffen die Erwartungen.Um diese ineffizienten Probleme zu lösen, startete SEI SEI DB, eine modulare Datenbankarchitektur, die den Speicher in zwei Ebenen unterteilt.

Warum die Datenbank in zwei Ebenen unterteilen?Weil das Land selbst in den historischen und aktiven Staat unterteilt ist.Um die SEI -DB besser zu verstehen, müssen die beiden Arten dieser beiden Arten definiert werden:

1. Historischer Zustand

Der historische Staat bezieht sich auf alle Staaten, die vor der neuesten Blockhöhe der Blockchain aufgezeichnet wurden.Mit anderen Worten, es enthält alle früheren Aufzeichnungen der Blockchain, ausgenommen die derzeit verarbeiteten Blöcke.Zum Beispiel sind alle Aufzeichnungen von Benutzern in der Vergangenheit historisch angegeben.

1. Aktivitätsstatus

Der Aktivitätsstatus beinhaltet Informationen zur neuesten Blockhöhe.Einfach ausgedrückt, enthält es die neuesten Informationen, die in der Blockchain aufgezeichnet wurden, z. B. das aktuelle Gleichgewicht des Benutzers.

Selbst aus diesen Definitionen ist klar, dass der historische Zustand und der Status der Aktivität offensichtliche unterschiedliche Informationen enthalten und der historische Zustand viel schwerer ist als der Aktivitätsstatus.SEI zielt darauf ab, die Datenbank zu optimieren, indem diese beiden Zustände an verschiedenen Stellen umgehen.

SEI DB ist in 1) Statusverpflichtung (SC -Schicht) und 2) Statusspeicherschicht (SS -Schicht) unterteilt.Lassen Sie uns die Charaktere dieser Schichten und wie sie interagieren.

2.1 Statusversprechenschicht (SC -Schicht)

Statusversprechenschicht, um den Status der SEI -Blockchain zu verwalten.Die kritischste Komponente der SC -Schicht ist die Memory Mapping IAVL Tree (MEMIAVL), eine modifizierte Version des in Cosmos SDK verwendeten IAVL -Baums.Die Änderung der zuvor genannten geringen Effizienz und optimierte den Statuszugriff.Aber warum ist Memiavl für den Statuszugriff so effektiv?Um dies zu verstehen, müssen wir das von SEI verwendete Konzept der Speicherzuordnung untersuchen.

Verwenden Sie bei der Verarbeitung von Dateien die Dateideskriptiv- oder Dateistrukturzeiger im Allgemeinen, um darauf zuzugreifen. Dabei müssen Eingabeberkte und Ausgabeoperationen über einen Puffer erforderlich sind.Memory Mapping (MMAP ()) löst dieses Problem, indem die Datei in den virtuellen Adressraum des Prozesses abgebildet wird und das Lesen oder Schreiben von Daten ohne Verwendung von Lese- oder Schreibfunktionen ermöglicht.

Laut SEI kann Memiavl im Vergleich zur traditionellen Baumstruktur einen Statuszugang innerhalb von Hunderten von Nagel erzielen, die Schreibgeschwindigkeit beträgt 287 -mal schneller und die Lesegeschwindigkeit ist 10 -mal schneller.

>

(Die obige Abbildung konzentriert sich auf das Schreiben (Senden) anstelle des Statuslesens. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Kombination von Seidb und asynchroner Einreichung signifikante Leistungsverbesserungen erzielt hat.)

Um das Verständnis zu erleichtern, skizzieren wir den gesamten Lebenszyklus von Transaktionen, die auf der Blockchain unter Verwendung von MemiAVL aufgezeichnet wurden:

1. Lesen Sie bei der Transaktion den Status aus Memiavl, und die Transaktionsausführung führt zu Statusänderungen (auch als Änderungen bezeichnet).

2. Der Änderungssatz wird zunächst auf den Memiavl -Baum angewendet, und dann können Sie den neuen Hash wieder aufnehmen.

3. Der neu berechnete Status -Root -Wert ist im Blockkopf enthalten, und die Etikettentransaktion wurde erfolgreich auf der Blockchain aufgezeichnet.

4. In verschiedenen Goroutine sind diese Änderungen asynchron asynchron in einer Wal -Datei und können zur Wiederherstellung verwendet werden.

Diese Änderungen haben den Einsatz von CPUs und Speicher grundlegend verringert, sodass SEI ungewöhnlich schnelle Blockchain aufbauen kann, ohne dass hohe Hardwarespezifikationen erforderlich sind.

2.2 Statusspeicherschicht (SS -Schicht)

Der kritischste Aktivitätsstatus des Staates übermittelt Schichtverwaltung und alle Aufzeichnungen vor dem Status der staatlichen Speicherschichtverarbeitung, auch als historischer Zustand bezeichnet.Die Statusspeicherschicht des SEI V2 besteht aus drei Schlüsselkomponenten.

2.2.1 Originalschlüsselwertspeicher

Jeder, der mit der Blockchain vertraut ist, wird auf das Konzept des Schlüsselwertpaars stoßen.Die Datenspeicherstruktur verwendet Schlüssel als eindeutiger Kennung und der Verwendungswert wird als zugeordnete Daten verwendet.Beispielsweise wird im Kontext der Blockchain der Kontostand oder der Vertragsstatus durch den Schlüssel dargestellt, und die entsprechenden Daten (z. B. die Anzahl der Token im Konto) sind der Wert.

Obwohl wichtige Wertspeicherstrukturen in anderen Blockchains und Datenbanken üblich sind, wird der SEI durch Minimierung des Meta -Datenspeichers optimiert, wodurch die Menge der Speicherdaten verringert wird.Da der Schlüssel direkt auf den Wert zugeordnet ist, gibt es keine zusätzliche Abstraktionsschicht, sodass die Datenzugriffsgeschwindigkeit schneller ist, wodurch die Gesamteffizienz der Blockchain verbessert wird.

2.2.2 Flexible Datenbank Back End

Die Effizienz der Datenbankstruktur ist gleichermaßen wichtig wie die Unterstützung für verschiedene Speicher -Backends.Es ist erforderlich, dass die Verwendung eines einzelnen Speicher -Back -Endes erforderlich ist, um ein einzelnes Speicher -Back -End zu verwenden, da dies verhindert, dass sie das Back -End optimieren, um ihre spezifischen Anforderungen zu erfüllen.SEI V2 unterstützt Pebbledb, RocksDB und SQLite, sodass Knoten die Datenbank auswählen können, die für ihre Bedürfnisse am besten geeignet ist.Die Eigenschaften dieser drei Datenbanken werden nachstehend verglichen:

>

Die Merkmale der von SEI V2 unterstützten Datenbank stimmen mit der Leistung von SEI überein.Jede dieser Datenbanken ist optimiert, wodurch große Daten wirksam verarbeitet und das Schreiben und Veröffentlichungen mit großem Gewinnstaat minimiert werden können (dh die Häufigkeit des Datenschreibens auf die Festplatte reduzieren).

SEI sagte, dass Pebbledb in der unterstützten Datenbank die beste Leistung zeigte.Es ist jedoch erwähnenswert, dass diese Datenbanken ihre eigenen Vor- und Nachteile haben.Ausführliche Vor- und Nachteile finden Sie in der vom SEI -Team bereitgestellten Vergleichstabelle.

2.2.3 Asynchrone Beschneidung

Schließlich ist die zu diskutierende Komponente asynchrone Trimmen.Im Kontext der Blockchain bezieht sich das Trimmen auf den Prozess des Löschens unnötiger oder veralteter Daten aus der Blockchain.Traditionell wird sich der Trimmbetrieb negativ auf die Netzwerkleistung auswirken.Die SEI -asynchrone Ausführung von Schnittvorgängen bedeutet jedoch, dass diese Aufgaben im Hintergrund implementiert werden, was sich nicht auf die Hauptblockchain -Operationen auswirkt.Mit dieser Methode kann SEI historische Statusdaten optimieren und die Speicheranforderungen von Knoten reduzieren, ohne die Leistung der Blockchain zu beeinflussen.

Zusammenfassend lässt sich sagen Der Blockchain -Sex.

3. Die Implementierungsergebnisse von SEI DB

>

Wir haben nun die beiden Ebenen von SEIDB (Statusübermittlungsschicht und Statusspeicher) untersucht und die Zeichen und Funktionen jeder Ebene untersucht.Durch diese Erklärung haben wir gelernt, dass Seidb die Leistung der SEI -Blockchain durch Datenbanken theoretisch verbessert und sie optimiert hat.Das Wichtigste ist jedoch das tatsächliche Ergebnis.Wenn das SEI -Team SEIDB in der Testnetzwerkumgebung implementiert, werden folgende Daten erhalten:

1. Aktivitätsstatus reduzieren

Die Größe des im Speicher gespeicherten Aktivitätsstatus wurde gemessen, und die Ergebnisse zeigten, dass die Größe der Aktivität um 60%reduziert wurde.

2. Die Wachstumsrate der historischen Daten nimmt ab

Bewerten Sie die Wachstumsrate des historischen Staates und es wird festgestellt, dass es mehr als 90%langsamer ist als die vorherige Datenbank.

3. Die Synchronisationszeit wird verkürzt

Die Zeit, die zur Messung des Synchronisationszustands des Knotens erforderlich ist, zeigte, dass die Geschwindigkeit um etwa 1.200%anstieg.

4. Lotteriezeit verringert sich

Die Zeit, die aus dem synchronen Block des Snapshot -Punkts bis zur neuesten Blockhöhe erforderlich ist, wird die Anzeigegeschwindigkeit verdoppelt als die vorherige Datenbank.

5. Eine Abnahme der Blockeinreichungszeit

Die Zeit, die für die Übermittlung des Blocks an die Blockchain erforderlich war, wurde gemessen, und das Ergebnis zeigte, dass die Geschwindigkeit im Vergleich zur vorherigen Datenbank um das 287 -fache erhöht wurde.

6. TPS (Anzahl der Transaktionen pro Sekunde)

Die für das Verarbeitungsbüro erforderliche Zeit wurde gemessen, und die Ergebnisse zeigten, dass die Geschwindigkeit im Vergleich zur vorherigen Datenbank um mehr als verdoppelt wurde.

Basierend auf diesen Indikatoren wird die Implementierung von SEI V2 durch SEIDB eine signifikante Leistungsverbesserung zeigen.Obwohl es durch die Haupterzählung der EVM -Kompatibilität behandelt wird, wird sich die langfristige Verbesserung der SEI wahrscheinlich in den Datenbankniveaus ändern.

4. Ich freue mich auf die Zukunft: Jenseits der Erzählung und leisten Sie tatsächliche Beiträge

Die SEI V2 -Ära ist angekommen.Auf dem entscheidenden Markt erinnert SEI V2 im Allgemeinen an „EVM -Parallelverarbeitung“.Wenn Sie jedoch die Änderungen, die durch das V2 -Upgrade verursacht werden, sorgfältig untersuchen, werden Sie feststellen, dass die Technologie -intensive Transformation den Umfang der EVM -Unterstützung und der Verbesserung der parallelen Verarbeitung bei weitem überschreitet.Obwohl die zuvor erwähnten Leistungsindikatoren nur die Testergebnisse vor dem Veröffentlichung des V2 -Hauptnetzes sind, muss der tatsächliche Einfluss noch beobachtet werden.Diese Bemühungen sind jedoch einer kontinuierlichen Aufmerksamkeit wert, da die tatsächliche Leistung von SEI V2 eine andere Blockchain in Layer -1 inspirieren kann, um ihre Datenbank zu testen und zu verbessern, wodurch ein breiteres Ziel der „Blockchain -Leistungsverbesserung“ ist.

SEI hat von Anfang an ein einziges Ziel verfolgt, eine „schnelle Blockchain“ zu werden, und führte umfangreiche Forschungen durch, um dieses Ziel zu erreichen.Als Forscher lobe ich sie unablässig für die Implementierung der schnellen Blockchain.Darüber hinaus hoffe ich, dass ihre Forschung weiterentwickeln und bessere Datenbankinnovationen bringen kann.Diese Bemühungen werden es uns ermöglichen, eine hervorragende Blockchain aufzubauen und letztendlich die Blockchain -Technologie zu einer größeren Einnahme von umfangreicherem Publikum zu machen.