并行不止 EVM，高性能 L1（Sui）大战以太坊 L2 ？花开花落树之常，能上能下人中强。
作者：佐爷歪脖山
封面：SUI
上期视频已经做好啦：一口气了解 BTC L2 的发展范式～
https://www.bilibili.com/video/BV1dw411575M/?vd_source=e88bbc11f1ecd88d1c5847538efee51c
Alt L1 的竞争已经白热化，Near 推出 DA 解决方案，Sui 的 TVL 一路攀升，只有以太坊还在不紧不慢搞主网升级，L2 浮现并行 EVM 和去中心化排序器两大竞争点。
在当下和未来，一个基本事实是以太坊的地位已经很难撼动，模块化的概念将会泛化，如果 Vitalik 对 Celestia 的打压不成功，那么市场会择优选择，组合和模块化不止发生于同一体系内，市场原则会促使项目方自由组装各要件，比如各公链、L2 和比特币间组合可用性，BTC L2 的火热即是明证。
如果 Near 能干 DA 的活，那么 Aptos、Solana 和 Sui 等高性能公链也就能被 “ L2 化”，最终被以太坊兼容和吞并。
并行 EVM 可以被理解为并行化的 EVM 兼容链/L2，可以从区块链速度入手，理论上解决区块链运行缓慢只有两个办法：
- 加码硬件，不断调优。比如 Solana 的硬件配置独一档的高，“机房” 的管理和配置可以让 Solana 享受超高网速和提升吞吐量；
- 多核并行，多线并发。硬件提升后，多核心便可真正实现多任务，此外，不断将任务切分细化也可提升效率，这也是计算机通用做法。
默认硬件利用已经达到极致，那么并行 EVM 可以从以下三个层次去进行分类和理解：
- 并行是计算机领域的通用做法，任意公链和 L2 都可使用。比如 Aptos、Sui 和 Solana 等 Alt L1，或者 Sei 这个宣称自己是第一个兼容 EVM 的 L1，以及 Scroll（2024 路线图）、Lumio、Eclipse 等以太坊 L2 项目，还有 Neon EVM 等异构链上的兼容 EVM 解决方案，Neon EVM 就属于 Solana 生态，也宣称自己是第一个兼容 EVM 的。
- 并行 EVM 狭义上指能够兼容 EVM 的 L1/L2，理论上以太坊自己也可以实行并行化改造，这是最符合定义的并行 EVM，但是动作太大几乎不可能存在；
- 并行 EVM 广义上可以扩展，任意并行计算链，无论自身是否兼容 EVM，只要可以打通和 EVM 的链接，就可以归属在内，比如将 Aptos 作为以太坊的 “加速器”。
考察非 EVM 兼容的 Alt L1 也具备特殊意义，它们可以被接入 EVM 生态，此外，Aptos 所开创的 Block-STM 方案也成为众多新兴并行 EVM 方案事实上的模版和思路来源，下文会详述。
前置：线程、进程、并行和并发和 EVM 的通俗说明
我沿着并行 EVM 拆解的思路将其归类，但是对并行概念说明仍不完备，如果接下来直接讲项目实现的逻辑，会让人不得其解，简直是以其昭昭使人昏昏。
同样，诸如 “进程是资源分配的最小单位，线程是 CPU 调度的最小单位” 之类的解释虽然专业，但也对大多数人不甚友好，我想以买瓜为例来说明这个过程。
先铺垫一下，我们的计算机最底层是物理硬件，其上才是操作系统和各类应用，计算机在处理任务时，就是根据优先级将软硬件资源分配出去，我们以华强买瓜来说明这个过程：
- 华强骑车要去买一个西瓜，这是个单一行为，也是最小单位，是一个线程，一个西瓜此时就是能调用的物理硬件资源，多了没有；
- 两个华强要一起去买一个西瓜，这是个复合行为，因为有两个华强要吃瓜，但是要注意，此时仍然只有一个西瓜，多了也没有。并且两个华强约好了一起去砍西瓜，谁不去谁就不是兄弟，那么此时两个华强买瓜就是一个进程，每个华强吃瓜仍然是一个线程，因此一个进程里包括了两个线程。
这个时候，只有一个西瓜但是要多个人吃的情况就是并发，这里的重点是大家一起吃西瓜，要保证每个人都能最起码吃上一口，因为不论吃瓜的人有多少，他们之间如何分座位、先后，都不影响一瓜多吃的最终结果。
聪明的你一定看出问题来了，为啥非得这么多人一起吃西瓜，开西瓜摊的老板本质上是水果店老板，你还可以吃香蕉啊，说的对，这就是需要供给侧改革的原因，现在老板宣布，香蕉也上市了，那么此时物理资源（水果）就增加了，华强可以分为两列分别取吃不同的水果，这就是并行，两行并列，各吃所爱。
（防杠声明：上面的解释比较通俗但不专业，如有争议，以程序员认知为准，我是半吊子出身）
下一步将它们和 EVM 组合到一起，组装出并行 EVM 的真正涵义。
EVM 虽然经常被提起，但是其真正指向却含混不清，尤其是虚拟机（VM，virtual machine）总是给人一种脱实向虚的感觉，其实，不较真的说，虚拟机就是特化的操作系统，程序员不需要面向物理实体搞开发，只需要在软件层面适配就行。
简化一下 EVM 的作用就是交易，用户提交指令，随后 EVM 会按照用户的需求，如转账、SWAP、质押还是其他需要和智能合约交互的行为都会被一一执行。这里的重点是指令和一一执行，EVM 可以理解用户的需求，但是执行需要排队，不能随意改变顺序。
所以并行 EVM 本质上就是改变了执行顺序，允许多个智能合约（指令）同时进行，相当于挂摊老板雇工，他卖西瓜，小弟卖香蕉，最终挣钱了还是老板的。
最典型的就是我前一篇文章提到的 BTC L2 们，现在的 BTC L2 基本上都是想给比特币接入 EVM 生态，其实他们自己就是个比特币上的虚拟机，开发者面向他们开发，就不需要考虑比特币自身架构和编程语言的限制，可以用熟悉的 EVM 开发流程一步到位。
EVM 与此同理，极端一点说，如果你是个前端，那么甚至可以在完全不了解硬件、操作系统原理、以太坊原理的基础上面向文档开发，只需要看懂 EVM 开发工具和接口的说明，比如写出某个 DEX 的前端界面（只做理论说明，实际上非常复杂）。
一言以蔽之，虚拟机（VM）是摒除硬件和原理后的加工作坊，比如是华强买瓜要做西瓜汁，那么虚拟机就是榨汁机，一杯西瓜汁只需要三步：开盖、放入西瓜、榨汁，完事。
同理，EVM 就是以太坊的榨汁机，兼容 EVM 就是 L1/L2 买的拼多多平替榨汁机，虽然存在一些瑕疵，但是也能用，而并行 EVM 就是多个榨汁机一起工作。
不是手工用不起，而是榨汁机更有性价比。
最后，并行 EVM 概念重出江湖，本质上是以太坊只能依次处理单笔交易带来的速度限制，其主网 TPS 只能稳定在 10 左右，BNB Chain（BSC）等较为中心化的 EVM 兼容链也只能提到到 200 左右，在物理硬件没有革命性突破，以及以太坊自身无法改造为并行机制的前提下，并行 EVM 赛道将长期火热，毕竟，没有人会嫌速度快。
现状：乐观验证成为共识，Move 系渐有救驾之势
并行和 VM 的概念早已有之，但是引入到区块链，尤其是并行 EVM 概念，其实是以 2022 年为起点，Aptos 发布了《Block-STM: Scaling Blockchain Execution by Turning Ordering Curse to a Performance Blessing》的论文，随后 Polygon PoS 链便在当年底尝试加入了该功能，不仅如此，Aptos 在这篇论文中提出的诸多方案和思路也成为行业共同选择，需要予以介绍。
梦想起点：Block-STM
可以这样说，Aptos 是区块链并行化的集大成者，虽然 Solana、Near 已经有所探索，但是 Aptos 在区块链中应用的的 STM（软件事务内存，Software Transactional Memory）重新对交易进行排序，核心思路是先假设排序后的交易都是对的，并行执行后发现有不对的，单独解决个别不对的，按照二八定律，这样大部分的交易都可以得到加速执行，此所谓乐观验证机制，和 Rollup 中的乐观验证机制思路基本一致。
具体而言，Block-STM 将区块链的执行过程分为两个阶段：排序阶段和执行阶段。
- 排序阶段，Block-STM 使用 STM 来对交易进行排序，以确保交易的顺序性；
- 执行阶段，Block-STM 利用排序结果来并行执行交易，从而提高执行效率。
自此之后的并行 EVM 基本上都与此类似，只不过排序和执行上存在实现差别，以及要增加对 EVM 的兼容，比如 Neon EVM 和 Polygon PoS 都属于此类。
Sui 改造：一切皆对象
Sui 和 Aptos 师出同门，二者高度相似，但是最大差别在于 Sui 以对象（Object）为核心，比如在 Alice 给 Bob 的转账流程中，作用方式如下：
- Aptos：Alice 账户减去 1 USDT，Bob 账户加上 1 USDT，涉及到两个账户的记账信息和余额变动；
- Sui：1 USDT 保持不变，只改变其所有权属性，将所有权由 Alice 变动为 Bob，这样只涉及 1 USDT 的信息改动；
如你所见，Sui 的出发点不是考察交易双方的账户，而是涉及对象的属性变化，由此推广，不仅是代币转移，也可以是 NFT 等资产。
再延伸一下，如果一个资产只涉及点对点之间的属性变化，其实并不需要同步全节点，只要双方认可该交易即可，如此一来，此类交易都可并行处理。
当然，二者的具体实现要复杂的多，并行也会带来很多问题，但是了解到此处已经足够。
Solana 和 Neon EVM：借壳上市
Solana 本身的并行处理是通过 Sea Level 机制来实现，和 Block-STM 类似（其实应该颠倒，Sea Level 提出于 2019 年，Block-STM 提出于 2022 年），都是需要对交易排序，然后再执行。
Solana 的 “创新” 在于对硬件资源的专项优化，理论上不仅可以对所有指令进行排序，并且优化后的多线程可以发挥处理器的全部效能，达到高并发的效果，TPS 理论值 5 万，实测高峰可达 5 千左右。
那么这和 Neon EVM 的关系在哪里呢？
Neon 要做的就是同步 EVM 的交易信息，然后用 Solana 来运算，这样既可以利用 EVM 生态的 dApp 丰富度和安全保障，也可以利用 Solana 来提速降费，相较于以太坊主网的昂贵和缓慢，Neon 的授权、转账、存借基本上在 0.1 甚至 0.01 美元以下。
不太恰当的说，Neon 把 Solana 变成了以太坊的另类 L2，触类旁通，L1/L2 EVM 不仅可以自己实现并行，其实也可以当中介，自身只负责兼容 EVM 或者只做 L1/L2，而把剩下的部分外包出去。
这也是开头我说，泛化的模块化的真正含义，L1/L2 并行 EVM 完全可以是三个项目的组合产物，甚至是跨链组合，如此一来，玩法就多种多样了。
Sei V2 和 Monad：一起开心，字节兼容
从技术实现上而言，Sei V2 和 Monad 非常相似，两者都是对以太坊的字节级兼容 EVM，其实在并行思路上，都不约而同选择了熟悉的乐观验证，先排序，能执行的就执行，出错了，再单独解决依赖项。
当然，成熟的产品和思路大家都能用，但是要注意，如同 BTC L2 一样，真正的技术创新并不多，仍然是以 “组合” 为主，Solana 是唯一大规模实践并行，并且软硬件搭配跑出高并发效果的 L1，其他的更多是 “兼容 EVM+并行” 的套餐装。
大家肯定能想到，既然 Solana 能被当做加速器，那么 Aptos 等也可以，事实上，Lumio 也是这么想的，只要自己作为中介，一面兼容 EVM，一面实现并行，那么都可以被称为并行 EVM，故此，不对 Lumio 再做过多说明。
结语：并行 EVM 的困境
在本文中，我着重强调的是并行 EVM 的核心是硬件资源的调配和任务的排序执行，两者缺一不可，软件优化的上限是物理硬件的参数限制，毕竟博尔特也没法超越光速，但是并行 EVM 目前主要都是对 Aptos 的 Block-STM 的改造和模仿，这也是基本事实。
此外，目前不需要过度探索以太坊 L2 上的并行实践，它们更需要解决排序器的中心化问题，效率已经足够高。
并行 EVM 并不神秘，我在行文中省去了各项目的读写机制设计、TPS 对比、数据记录和状态同步等技术细节，普通人完全没必要了解这些东西，牢牢记住当前处于乐观验证打满全场，乐观验证就是先执行再排错的思路即可，如果有更新，我会为大家及时补充。
参考文献：
Sealevel — Parallel Processing Thousands of Smart Contracts
awesome-parallel-blockchain
Parallel Computing
Introduction to Parallel Computing Tutorial
Sei v2 - The First Parallelized EVM Blockchain
https://docs.monad.xyz/
MT Capital: Understanding Parallel EVM: Project Overview and Future Perspectives
Parallel Power Unlocked
https://neonevm.org/whitepaper.pdf
Block-STM: Scaling Blockchain Execution by Turning Ordering Curse to a Performance Blessing
https://github.com/MystenLabs/sui/blob/main/doc/paper/sui.pdf
Built for Speed: Under the Hoods of Aptos and Sui
Innovating the Main Chain: a Polygon PoS Study in Parallelization
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