NTU MOOC 学习笔记 - 第 13 节 通过并行 EVM 执行并扩展以太坊

NTU I&E x HackQuest MOOC 是我们与南洋理工大学官方联合出品的公开课程，旨在为对 Web3 感兴趣的小伙伴提供免费且公开的学习机会。MOOC 课程由 Yat Siu (Co-founder, Animoca), Ed Felten (Co-founder, Offchain Labs), Sergey Gorbunov (Co-founder, Axelar), Scott Moore (Co-founder, Gitcoin), Haider Rafique (CMO, OKX), Austin Griffith (Developer Onboarding, Ethereum Foundation), Anna Yuan (Stablecoins Lead, Solana Foundation) 等 Web3 业界和学界专家主讲。所有 MOOC 课程将会被整理提炼成笔记供各位复盘和学习。Happy Learning!

主题： 通过并行 EVM 执行扩展以太坊

目标：

●结构：

●以太坊的世界状态将地址映射到账户状态，存储在一个 trie 数据库中。每个账户的状态由代码（智能合约）和数据组成，确保交互记录的一致性。

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●过程：

●EVM 采用从创世状态开始的状态转换模型。每个交易更新世界状态，将其转换为下一状态，允许账户之间的原子更新。

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●关键组件：

●堆栈： 保存计算的中间值。

●内存： 执行期间的数据临时存储。

●存储： 账户状态的持久存储，构成世界状态的核心。

●程序计数器： 跟踪字节码中的执行位置。

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●操作码功能：

●EVM 通过低级堆栈基础字节码支持多种操作，包括算术和逻辑，使智能合约能够进行图灵完备的执行，促进多样化应用。

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●高级语言：

●智能合约通常使用 Solidity 和 Vyper 等语言编写，这些语言会被编译为低级 EVM 字节码进行执行，从而使开发者能够利用高级编程结构。

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●交易处理：

●顺序 EVM 一次处理一个交易：

1.从 内存池 中选择交易。

2.执行相应的操作码。

3.更新状态数据库中的状态。

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●独立交易：

●并行执行使多个交易可以同时处理，显著提高吞吐量和可扩展性，减少瓶颈。

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●乐观并行化：

●Block-STM（软件事务内存）方法促进乐观并行执行，并具备动态冲突检测，能够在多个链上更高效地处理交易。

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●可扩展性：

●并行执行在去中心化交易所（DEX）、GameFi、低延迟应用和微支付等多个领域提高了 dApps 的性能。

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●GPU 加速：

●Reddio 利用去中心化的 GPU 网络来增强处理能力，提高交易处理效率和扩展性，以满足用户需求。

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●Reddio 节点：

●架构将 GPU 加速与模块化序列器 SDK 结合，使交易处理高效，同时保持与现有以太坊智能合约的兼容性。

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并行执行的 EVM 为扩展以太坊提供了一个有前景的解决方案，解决了顺序处理的局限性。Block-STM 方法提供了一个强大的乐观并行化框架，促进了高效的交易处理。Reddio 的架构利用 GPU 加速来最大化性能，确立了以太坊生态系统中的新可扩展性标准。