深入Monad：重新定義交易速度的EVM創(chuàng)新
交易可擴(kuò)展性一直是業(yè)內(nèi)討論的熱點(diǎn)話題。過去幾周，我們一直在探討 Monad 如何幫助提升交易處理速度 (TPS)。本文詳細(xì)解釋了 Monad 的運(yùn)作原理。
TPS 是我們一直關(guān)注的衡量標(biāo)準(zhǔn)。我們希望區(qū)塊鏈能夠支持更高的 TPS，從而容納更多用戶和應(yīng)用程序。下圖顯示了以太坊和 L2 的 TPS 數(shù)字。目前為止，沒有一條鏈突破過 100 TPS 的大關(guān)。需要注意的是，TPS 是一個(gè)用于衡量可擴(kuò)展性的通用術(shù)語。由于并非所有交易都一樣復(fù)雜，因此單純的 TPS 數(shù)據(jù)并不夠準(zhǔn)確。但為了方便起見，我們?nèi)詫?TPS 視為衡量可擴(kuò)展性的指標(biāo)。
提高 TPS 的方法有哪些？
一種方法是像 Solana 一樣，從頭開始構(gòu)建一個(gè)全新的系統(tǒng)。Solana 犧牲了與 EVM 的兼容性來換取速度。它使用多線程執(zhí)行而不是單線程執(zhí)行（可以類比多核 CPU 和單核 CPU），并行處理交易，并使用不同的共識(shí)機(jī)制。
第二種方法是使用鏈下執(zhí)行并使用中心化排序器來擴(kuò)展以太坊。
第三種方法是將 EVM 分解成單獨(dú)的組件并進(jìn)行優(yōu)化以提高可擴(kuò)展性。
Monad 是一個(gè)新近籌集了 2.25 億美元的 EVM 兼容 L1 區(qū)塊鏈，它選擇從頭開始構(gòu)建 EVM 而不是直接使用現(xiàn)有版本。Monad 采用了第三種方法來提高可擴(kuò)展性。
下面我們將討論 Monad 引入的一些重大改變。
并行執(zhí)行
以太坊虛擬機(jī) (EVM) 串行執(zhí)行交易。在上一個(gè)交易執(zhí)行完成之前，下一個(gè)交易必須等待?？梢耘e個(gè)例子：想象一個(gè)摩托車組裝倉庫的平臺(tái)。多輛卡車運(yùn)來摩托車零件（每輛卡車都裝有制造 50 輛摩托車所需的所有零件）。裝配倉庫有四個(gè)不同的功能，每個(gè)功能都由專門的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé) - 卸載、分類、組裝和裝載。
在當(dāng)前的 EVM 設(shè)置中，只有一個(gè)平臺(tái)，同一個(gè)地點(diǎn)用于裝卸貨物。因此，當(dāng)卡車停下來時(shí)，摩托車零件會(huì)在同一個(gè)卡車上卸載、分類、組裝和裝載。當(dāng)分類團(tuán)隊(duì)工作時(shí)，其他團(tuán)隊(duì)都在等待。因此，如果把他們的工作視為不同的插槽，那么每個(gè)團(tuán)隊(duì)每四個(gè)插槽中只會(huì)工作一次。這導(dǎo)致了嚴(yán)重的效率低下，凸顯了需要一種更加簡(jiǎn)化的方式。
現(xiàn)在想象有四個(gè)擁有獨(dú)立裝卸區(qū)域的平臺(tái)。即使卸載團(tuán)隊(duì)一次只能處理一輛卡車，他們也不必等待接下來的三個(gè)插槽才能進(jìn)行工作。他們可以直接移到下一輛卡車旁開始工作。
分類、組裝和裝載團(tuán)隊(duì)也是如此。當(dāng)卡車完成卸載后，它會(huì)駛向裝載區(qū)，等待裝載團(tuán)隊(duì)裝載組裝好的摩托車。因此，只有一個(gè)平臺(tái)和裝卸區(qū)域的倉庫會(huì)按順序執(zhí)行所有操作，而擁有 4 個(gè)平臺(tái)和不同裝卸區(qū)域的倉庫則可以并行處理任務(wù)。
可以將 Monad 視為擁有多個(gè)卡車平臺(tái)的倉庫基礎(chǔ)設(shè)施，但它比這個(gè)例子復(fù)雜得多。當(dāng)卡車之間存在依賴關(guān)系時(shí)，復(fù)雜性就會(huì)增加。例如，如果一輛卡車上沒有制造 50 輛摩托車所需的所有零件怎么辦？交易并不總是獨(dú)立的。因此，當(dāng) Monad 并行執(zhí)行它們時(shí)，它必須處理相互依賴的交易。
如何做到這一點(diǎn)？它執(zhí)行一種稱為樂觀并行執(zhí)行的操作。該協(xié)議只能并行執(zhí)行獨(dú)立的交易。例如，考慮 4 筆交易，其中喬爾 (Joel) 的余額為 1 ETH：
喬爾向薩烏拉夫 (Saurabh) 發(fā)送 0.2 ETH。
西德 (Sid) 鑄造一個(gè) NFT。
喬爾向西德發(fā)送 0.1 ETH。
什洛克 (Shlok) 購(gòu)買 PEPE。
所有這些交易都并行執(zhí)行，具有掛起的待確認(rèn)結(jié)果，這些結(jié)果將逐個(gè)提交。如果待處理的結(jié)果輸出與任何交易的原始輸入沖突，則會(huì)重新執(zhí)行交易。交易 2 和 4 彼此獨(dú)立，因此它們的待處理結(jié)果不會(huì)與其他交易的輸入沖突。但 1 和 4 不是獨(dú)立的。
請(qǐng)注意，由于所有 4 筆交易都從相同的初始狀態(tài)（喬爾余額為 1 ETH）開始，因此這里關(guān)注的是喬爾的余額。發(fā)送 0.2 ETH 后喬爾的余額變?yōu)?0.8 ETH。在向西德發(fā)送 0.1 ETH 后，他的余額變?yōu)?0.9 ETH。結(jié)果逐個(gè)提交，確保輸出不會(huì)與任何輸入沖突。在 1 的待處理結(jié)果提交后，喬爾的新余額變?yōu)?0.8 ETH。
這個(gè)輸出與 3 的輸入沖突。因此，現(xiàn)在用 0.8 ETH 的輸入重新執(zhí)行 3。執(zhí)行完 3 之后，喬爾的余額變?yōu)?0.7 ETH。
MonadDb
至此，一個(gè)明顯的問題是，我們?nèi)绾沃啦槐刂匦聢?zhí)行大部分交易？答案在于重新執(zhí)行并不是瓶頸。瓶頸在于訪問以太坊的內(nèi)存。事實(shí)證明，以太坊在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)其狀態(tài)的方式使得訪問狀態(tài)變得困難（耗時(shí)且昂貴）。這就是 Monad 另一項(xiàng)改進(jìn)發(fā)揮作用的地方 - MonadDb。Monad 以一種減少讀取操作相關(guān)開銷的方式構(gòu)建了其數(shù)據(jù)庫。
當(dāng)一個(gè)交易需要重新執(zhí)行時(shí)，所有輸入都已經(jīng)緩存在緩存內(nèi)存中，與訪問整體狀態(tài)相比，緩存內(nèi)存的訪問速度要快得多。
Solana 在測(cè)試網(wǎng)上擁有 5 萬 TPS，但在主網(wǎng)上只有約 1 千 TPS。Monad 聲稱在其內(nèi)部測(cè)試網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)了 1 萬個(gè)實(shí)際 TPS。盡管這并不總是代表實(shí)際性能，但我們迫不及待地想看看 Monad 在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。
