Interprétation du CTO paradigme: comment atteindre 1 Go de gaz par seconde

Auteur: Georgios Konstantopoulos, Paradigm Research Partner & AMP;

Nous avons commencé à construire Reth en 2022 pour fournir à Ethereum L1 l’élasticité tout en résolvant l’expansion de la couche d’exécution sur L2.

Aujourd’hui, nous sommes heureux de partager avec vous comment le plan Reth en 2024 atteint un débit de gaz de 1 Go par seconde, et comment nous pouvons dépasser cet objectif pour une feuille de route à long terme.

Nous invitons l’ensemble de l’écosystème à nous avec nous pour promouvoir conjointement le test de pointe et de référence stricte dans le champ de chiffrement.

1. Avons-nous atteint l’expansion de l’échelle?

Si les crypto-monnaies veulent atteindre l’échelle globale et éviter le comportement spéculatif (comme le cas principal), il existe un moyen très simple: les transactions doivent être faibles et rapides.

1.1 Comment mesurer les performances?Quelle est la quantité de gaz par seconde?

Les performances sont généralement mesurées par «nombre de transactions par seconde» (TPS).Surtout pour Ethereum et d’autres blockchains EVM, une norme de mesure plus délicate et plus précise est la «quantité de gaz par seconde».Cet indicateur reflète la charge de travail informatique qui peut être traitée par seconde.

La quantité par seconde est normalisée comme indicateur de performance pour mieux comprendre la capacité et l’efficacité de la blockchain.Il aide également à évaluer les effets des coûts du système et à prévenir les attaques de services de rejet potentiels (DOS).Cet indicateur aide à comparer les performances de la machine virtuelle Ethereum (EVM) et de la chaîne capable.

Nous recommandons que la communauté EVM adopte la quantité de gaz par seconde comme indicateur standard, et en même temps combinée avec d’autres dimensions de tarification du gaz pour créer une norme de performance complète.

1.2 Notre étape de développement aujourd’hui

La quantité de gaz par seconde est déterminée en éliminant le gaz cible de chaque bloc par temps.Dans le tableau ci-dessous, nous montrons le débit de gaz actuel et le retard de différentes chaînes EVM L1 et L2 (non détaillées):

Nous soulignons que la quantité de gaz par seconde est utilisée pour évaluer de manière approfondie les performances du réseau EVM, tout en capturant les coûts de calcul et de stockage en même temps.Les réseaux tels que Solana, Sui ou Aptos ne sont pas inclus en raison de leurs modèles de coûts uniques.Nous encourageons les modèles de coûts de tous les réseaux de blockchain à obtenir une comparaison complète et équitable.

Nous développons un ensemble d’outils de test de fondation non interrompus pour RETH pour copier la vraie charge de travail.Nos exigences pour les nœuds sont conformes à la référence TPC.

2. Comment Reth atteint-elle 1 Go de gaz par seconde?Encore plus haut?

Certaines de nos motivations pour la création de Reth en 2022 sont parce que nous avons besoin de toute urgence un client pour le web rollup.Nous pensons que notre route vers l’avant est pleine d’espoir.

Au cours de la synchronisation en temps réel, Reth a atteint le gaz de 100 à 200 Mo (y compris la récupération de l’expéditeur, le trie de la transaction et le calcul de chaque bloc); élargi de 10 fois.

Avec le développement de Reth, notre plan d’extension doit trouver un équilibre entre l’évolutivité et l’efficacité:

• Extension verticale: Notre objectif est de maximiser l’utilisation de chaque « boîte » pour donner un jeu complet à son potentiel.En optimisant la façon de traiter les transactions et les données de chaque système, nous pouvons considérablement améliorer les performances globales et rendre les opérateurs de chaque nœud plus efficaces.

• Extension horizontale: bien que optimisée, le volume de transaction absolue de la taille Web dépasse la capacité de traitement de tout serveur.Pour faire face à cette situation, nous envisageons de déployer une architecture d’extension horizontale, qui est similaire au modèle Kubernetes du nœud blockchain.Cela signifie qu’il n’y a pas de nœuds qui peuvent devenir des goulots d’étranglement sans nœud.

L’optimisation dont nous sommes discutées ici n’impliquera pas de solutions de croissance de statut.Ce qui suit est un aperçu de notre plan pour atteindre cet objectif:

Dans toute la pile technologique, nous avons également optimisé les IO et les CPU à l’aide du modèle d’acteur.Enfin, nous évaluons activement la base de données alternative, mais elle n’a pas été déterminée.

2.1 RETH Vertical Extension Road Tagt

Notre objectif d’extension vertical est de maximiser les performances et l’efficacité du serveur ou de l’ordinateur portable qui exécute RETH.

(1) Même (juste à temps) EVM et EVM à l’avance

Dans un environnement blockchain comme Ethereum Virtual Machine (EVM), l’exécution de ByteCode est effectuée via l’interprète, et l’interpréteur gère les instructions dans l’ordre.Cette méthode apportera un certain nombre de dépenses car elle n’est pas directement exécutée par l’instruction d’assemblage native, mais l’opération effectuée via la couche VM.

Compilation instantanée (JIT) pour résoudre ce problème en convertissant le code d’octet en code machine natif avant de s’exécuter, améliorant ainsi les performances en contournant le processus d’interprétation de la machine virtuelle.Cette technologie peut compiler le contrat en code machine optimisé à l’avance, qui a été bien utilisé dans d’autres machines virtuelles telles que Java et WebAssembly.

Cependant, JIT peut être facilement attaqué par un code malveillant.Reth compilera les exigences les plus élevées pour la compilation (AOT) et les stockera sur le disque pour éviter le processus de ne pas avoir été essayé d’abuser de notre processus de compilation de code natif pendant l’exécution en temps réel.

Nous avons développé le compilateur JIT / AOT pour REVM, et nous sommes actuellement intégrés à Reth.Nous allons open source immédiatement après avoir terminé le test de référence dans les prochaines semaines.En moyenne, environ 50% du temps d’exécution est consacré à l’interprète EVM, il devrait donc nécessiter environ 2 fois celui de l’amélioration de l’exécution EVM, mais lorsque certaines exigences de calcul sont plus importantes, l’impact peut être plus élevé.Au cours des prochaines semaines, nous partagerons notre test de référence et intégrerons notre propre JIT EVM dans Reth.

(2) EVM parallèle

Le concept de la machine virtuelle parallèle Ethereum (parallèle EVM) prend en charge plusieurs transactions en même temps, ce qui est différent du modèle d’exécution en série EVM traditionnel.Nous avons les deux chemins suivants:

• Synchronisation historique: la synchronisation historique peut calculer le meilleur morceau parallèle en analysant les transactions historiques et en identifiant tous les conflits d’État historiques.

• Synchronisation du temps réel: pour une synchronisation réelle-temps, nous pouvons utiliser des technologies similaires à Block STM pour déduire l’exécution sans aucune information supplémentaire (telle que la liste d’accès).Cet algorithme a de mauvaises performances lors de la grave concurrence de l’État, nous espérons donc explorer le commutateur entre l’exécution en série et parallèle en fonction de l’état de la charge de travail, et quel emplacement de stockage sera accessible pour améliorer la qualité parallèle.

Selon notre analyse historique, environ 80% de l’emplacement de stockage Ethereum est indépendant, ce qui signifie que le parallèle peut augmenter l’efficacité de l’exécution EVM de 5 fois.

(3) l’engagement optimisé de l’État

Dans le modèle RETH, le calcul de la racine d’état est un processus indépendant des transactions, permettant l’utilisation d’un stockage KV standard qui n’a pas besoin d’obtenir des informations de tri.Cela nécessite actuellement & gt; 75% du temps final à sceller un bloc, ce qui est un champ d’optimisation très excitant.

Nous avons déterminé que les deux canaux « Easy Win » suivants peuvent augmenter les performances des racines de statut par 2 à 3 fois sans aucun changement d’accord:

• Racine d’état complètement parallèle: maintenant nous ne réduisons que l’arborescence de stockage qui a changé le compte, mais nous pouvons aller plus loin.

• Racine d’état pipeliné: Pendant le processus d’exécution, la machine à sous et le compte impliqué dans le service racine d’état sont stockés et le nœud de Trie intermédiaire est pré-fabriqué à partir du disque.

De plus, nous pouvons également s’écarter de l’activité de la racine d’état Ethereum L1 pour explorer certains chemins avant:

• Calcul des racines d’état de fréquence inférieure: non calculé les racines d’état sur chaque bloc, mais calculé une fois à chaque bloc T.Cela réduit la proportion de temps totale des racines d’État dans l’ensemble du système, qui peut être la solution la plus simple et la plus efficace.

• Racines d’état de suivi: plutôt que de calculer la racine d’état sur le même bloc, il est préférable de le laisser tomber en retard sur plusieurs blocs.De cette façon, l’exécution peut être avancée sans bloquer le calcul racine de l’état.

• Remplacez le codeur RLP & AMP;

• TRIE plus large: Ajoutez des sous-nodes à taux N arbre pour réduire l’io agrandie en raison de la profondeur du Log de Trie.

Il y a plusieurs questions ici:

• Quels sont les changements ci-dessus sur les clients légers, L2, le pont, les collaborateurs et autres impacts secondaires des protocoles qui reposent sur des comptes fréquents et des certificats de stockage?

• Pouvons-nous en même temps optimiser l’engagement de statut de preuve de snark et de vitesse d’exécution native?

• Avec nos outils existants, quelle est la promesse d’État la plus large que nous pouvons obtenir?Quels sont les effets secondaires sur le témoin?

2.2 Feuille de route à extension horizontale de Reth

Nous effectuerons les multiples éléments mentionnés ci-dessus tout au long de 2024 pour atteindre l’objectif de 1 Go de gaz par seconde.

Cependant, les extensions verticales finiront par rencontrer des restrictions physiques et pratiques.Aucune machine ne peut gérer les besoins informatiques du monde.Nous pensons qu’il y a deux chemins ici pour nous soutenir pour nous développer en introduisant plus de boîte après que la charge soit agrandie:

(1) Multi-rollup Reth

La pile L2 d’aujourd’hui doit exécuter plusieurs services pour suivre les chaînes: L1 CL, L1 EL, L1 – & GT;Bien que cela soit très bon pour la modularisation, la situation deviendra plus compliquée lors de l’exécution de plusieurs piles de nœuds.Imaginez si vous devez exécuter 100 rouleaux!

Nous espérons permettre un rollup simultanément pendant le développement de Reth et réduire le coût de fonctionnement de milliers de rouleaux à presque zéro.

Nous l’avons fait dans nos projets d’expansion de mise en œuvre, et d’autres progrès seront réalisés dans les prochaines semaines.

(2) Yunyuan Reth

Les trieurs à haute performance peuvent avoir beaucoup de demande sur une seule chaîne, ils doivent se développer et une machine ne répond pas à ses besoins.Il est impossible de déployer le déploiement de nœuds uniques d’aujourd’hui.

Nous espérons que nous pourrons prendre en charge les nœuds cloud en cours d’exécution, le déployer en tant que pile de service, l’étendre automatiquement en fonction des exigences de calcul et utiliser le stockage d’objets cloud apparemment infini pour atteindre un stockage durable.Il s’agit d’une architecture commune dans le projet de base de données Server (comme Neondb, CockrochDB ou Amazon Aurora).

3. Perspectives futures

Nous espérons lancer progressivement cette carte d’itinéraire vers tous les utilisateurs de Reth.Notre mission est de permettre à chacun d’obtenir une vitesse plus élevée de 1 Go de gaz par seconde.Nous effectuerons des tests optimisés sur Reth Alphanet, et nous espérons que les gens utiliseront Reth comme SDK pour construire des nœuds optimisés à haute performance.

Nous n’avons pas trouvé la réponse.

• Comment Reth aide-t-elle à améliorer les performances de toute l’écologie L2?

• Comment pouvons-nous mesurer correctement certaines de nos pires situations qui peuvent survenir en général?

• Comment gérer les différences potentielles entre L1 et L2?

Beaucoup de ces questions n’ont pas de réponses, mais nous avons beaucoup d’idées initiales avec des prospects brillants, qui peuvent être occupés pendant un certain temps.