Monad入門指南：快速理解并行EVM與性能提升
交易擴(kuò)展性一直是熱門話題。在過去幾周中，我們一直在探索 Monad 如何幫助擴(kuò)展 TPS。
以下是由Saurabh Deshpande撰寫的關(guān)于 Monad 工作原理的詳細(xì)說明。
Monad工作原理的詳細(xì)說明
TPS 是我們非常關(guān)注的一個(gè)指標(biāo)。我們希望我們的鏈能夠支持更高的 TPS，因?yàn)樗鼈兛梢灾С指嗟挠脩艉蛻?yīng)用程序。下面的圖表顯示了以太坊和 L2 的 TPS 數(shù)字。沒有一條鏈曾經(jīng)突破過 100 TPS 的標(biāo)志。請注意，TPS 是一個(gè)通用的用于衡量規(guī)模的術(shù)語。TPS 是不準(zhǔn)確的，因?yàn)椴⒎撬薪灰锥枷嗤?，它們在?fù)雜性上有所不同。但出于簡單起見，我們使用 TPS 作為衡量規(guī)模的指標(biāo)。
如果我們想增加 TPS，我們該怎么辦？
第一種方法是構(gòu)建一個(gè)全新的系統(tǒng)，就像 Solana 所做的那樣。它犧牲了與速度相比的 EVM 兼容性。它使用多線程執(zhí)行而不是單線程執(zhí)行（想想多核 CPU 與單核 CPU），進(jìn)行并行化交易并使用了不同的共識機(jī)制。
第二種方法是使用鏈下執(zhí)行，并使用中心化的排序器來擴(kuò)展以太坊。
第三種方法是將 EVM 分解為單獨(dú)的組件，并對其進(jìn)行優(yōu)化以提高可擴(kuò)展性。
Monad 是一個(gè)新的與 EVM 兼容的 L1，最近籌集了 2.25 億美元，它正在從頭開始構(gòu)建 EVM，而不是直接使用。它選擇了這第三種方法來增加可擴(kuò)展性。
我們討論了 Monad 帶來的幾個(gè)重大變化。
并行執(zhí)行
以太坊虛擬機(jī)（EVM）按順序執(zhí)行交易。在執(zhí)行一個(gè)交易之前，下一個(gè)交易必須等待?？梢赃@樣想。假設(shè)在一個(gè)摩托車裝配車間中有一個(gè)平臺。多輛卡車運(yùn)送摩托車零件（每輛卡車都有組裝 50 輛摩托車所需的所有零件）。裝配車間分別執(zhí)行四種不同的功能：卸貨、分類、組裝和裝貨。
在當(dāng)前的 EVM 設(shè)置中，只有一個(gè)平臺，并且加載和卸載使用相同的位置。因此，當(dāng)卡車停放時(shí)，摩托車部件被卸載、分類、組裝和裝載在同一輛卡車上。當(dāng)分類團(tuán)隊(duì)在工作時(shí)，其他團(tuán)隊(duì)都在等待。因此，如果將它們的工作看作不同的插槽，每個(gè)團(tuán)隊(duì)僅在四個(gè)插槽中工作一次。這導(dǎo)致了顯著的低效率，突出了需要更加流暢的方法。
現(xiàn)在，想象有四個(gè)不同的裝載和卸載區(qū)域的平臺。即使卸貨團(tuán)隊(duì)一次只能與一輛卡車一起工作，他們也不需要等待下三個(gè)插槽。他們可以直接轉(zhuǎn)移到下一輛卡車上。
分類、組裝和裝載團(tuán)隊(duì)也是如此。一旦卸貨完成，卡車移動(dòng)到裝載區(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)平臺和加載/卸載區(qū)域的倉庫按順序執(zhí)行所有操作，而具有 4 個(gè)平臺和不同加載/卸載區(qū)域的倉庫進(jìn)行并行化。
將 Monad 視為基礎(chǔ)設(shè)施，相當(dāng)于擁有多個(gè)卡車平臺的倉庫。但并不簡單。當(dāng)卡車依賴時(shí)，復(fù)雜性增加。例如，如果一輛卡車沒有所有零件來組裝 50 輛摩托車會(huì)怎樣？交易可能并不總是獨(dú)立的。因此，當(dāng) Monad 并行執(zhí)行它們時(shí)，它必須處理彼此依賴的交易。
怎么處理？它執(zhí)行一種叫做樂觀并行執(zhí)行的方法。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 Joel 的余額為 1 個(gè)ETH：
Joel 將 0.2 個(gè)以太發(fā)送給 Saurabh
Sid 鑄造一個(gè) NFT
Joel 將 0.1 個(gè)以太發(fā)送給 Sid
Shlok 購買 PEPE
所有這些交易都是并行執(zhí)行的，待定結(jié)果逐一提交。如果待定結(jié)果的輸出與任何交易的原始輸入存在沖突，則重新執(zhí)行交易。交易 2 和 4 沒有與其他交易的輸入沖突的待定結(jié)果，因?yàn)樗鼈儽舜霜?dú)立。但交易 1 和 4 并不獨(dú)立。
請注意，由于所有 4 個(gè)交易都從同一狀態(tài)開始，所以關(guān)注的是 Joel 的余額為 1 個(gè)ETH。Joel 將 0.2 個(gè)ETH發(fā)送出去后，余額為 0.8 個(gè)ETH。在 Joel 將 0.1 個(gè)ETH發(fā)送給 Sid 后，他的余額為 0.9 個(gè)ETH。結(jié)果逐一提交，確保輸出不與任何輸入沖突。在提交了 1 的待定結(jié)果后，Joel 的新余額為 0.8 個(gè)ETH。
這個(gè)輸出與第 3 個(gè)交易的輸入沖突。所以現(xiàn)在 3 被重新執(zhí)行，輸入為 0.8 個(gè)ETH。在執(zhí)行了 3 之后，Joel 的余額為 0.7 個(gè)ETH。
MonadDb
在這一點(diǎn)上，一個(gè)明顯的問題是我們?nèi)绾沃牢覀儾槐刂匦聢?zhí)行大部分交易。答案在于重新執(zhí)行并不是瓶頸。瓶頸是訪問以太坊的內(nèi)存。事實(shí)證明，以太坊在數(shù)據(jù)庫中存儲狀態(tài)的方式使得訪問狀態(tài)變得困難（耗時(shí)和因此昂貴）。這就是 Monad 的另一項(xiàng)改進(jìn)：MonadDb。Monad 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的方式減少了與讀取操作相關(guān)的開銷。
當(dāng)交易必須重新執(zhí)行時(shí)，所有輸入已經(jīng)在緩存存儲器中，與整體狀態(tài)相比，這更加容易訪問。
Solana 在其測試網(wǎng)上有 50k TPS，但現(xiàn)在在主網(wǎng)上只有大約1k TPS。Monad 聲稱在其內(nèi)部測試網(wǎng)上已實(shí)現(xiàn)了 10k 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)。
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