並行不止 EVM，高性能 L1（Sui）大戰乙太坊 L2 ？ 花開花落樹之常，能上能下人中強。
作者：佐爺歪脖山
封面：SUI
上期視頻已經做好啦：一口氣瞭解 BTC L2 的發展範式~
https://www.bilibili.com/video/BV1dw411575M/?vd_source=e88bbc11f1ecd88d1c5847538efee51c
Alt L1 的競爭已經白熱化，Near 推出 DA 解決方案，Sui 的 TVL 一路攀升，只有乙太坊還在不緊不慢搞主網升級，L2 浮現並行 EVM 和去中心化排序器兩大競爭點。
在當下和未來，一個基本事實是以太坊的地位已經很難撼動，模組化的概念將會泛化，如果 Vitalik 對 Celestia 的打壓不成功，那麼市場會擇優選擇，組合和模組化不止發生於同一體系內，市場原則會促使專案方自由組裝各要件，比如各公鏈、L2 和比特幣間組合可用性，BTC L2 的火熱即是明證。
如果 Near 能幹 DA 的活，那麼 Aptos、Solana 和 Sui 等高性能公鏈也就能被 “ L2 化”，最終被乙太坊相容和吞併。
並行 EVM 可以被理解為並行化的 EVM 兼容鏈/L2，可以從區塊鏈速度入手，理論上解決區塊鏈運行緩慢只有兩個辦法：
- 加碼硬體，不斷調優。 比如 Solana 的硬體配置獨一檔的高，「機房」的管理和配置可以讓 Solana 享受超高網速和提升輸送量;
- 多核並行，多線併發。 硬體提升后，多核心便可真正實現多任務，此外，不斷將任務切分細化也可提升效率，這也是計算機通用做法。
默認硬體利用已經達到極致，那麼並行 EVM 可以從以下三個層次去進行分類和理解：
- 並行是計算機領域的通用做法，任意公鏈和 L2 都可使用。 比如 Aptos、Sui 和 Solana 等 Alt L1，或者 Sei 這個宣稱自己是第一個相容 EVM 的 L1，以及 Scroll（2024 路線圖）、Lumio、Eclipse 等乙太坊 L2 專案，還有 Neon EVM 等異構鏈上的相容 EVM 解決方案，Neon EVM 就屬於 Solana 生態，也宣稱自己是第一個相容 EVM 的。
- 並行 EVM 狹義上指能夠相容 EVM 的 L1/L2，理論上乙太坊自己也可以實行並行化改造，這是最符合定義的並行 EVM，但是動作太大幾乎不可能存在;
- 並行 EVM 廣義上可以擴展，任意並行計算鏈，無論自身是否相容 EVM，只要可以打通和 EVM 的連結，就可以歸屬在內，比如將 Aptos 作為乙太坊的「加速器」。。
考察非 EVM 相容的 Alt L1 也具備特殊意義，它們可以被接入 EVM 生態，此外，Aptos 所開創的 Block-STM 方案也成為眾多新興並行 EVM 方案事實上的模版和思路來源，下文會詳述。
前置：線程、進程、並行和併發和 EVM 的通俗說明
我沿著並行 EVM 拆解的思路將其歸類，但是對並行概念說明仍不完備，如果接下來直接講專案實現的邏輯，會讓人不得其解，簡直是以其昭昭使人昏昏。
同樣，諸如「進程是資源分配的最小單位，線程是 CPU 調度的最小單位」之類的解釋雖然專業，但也對大多數人不甚友好，我想以買瓜為例來說明這個過程。
先鋪墊一下，我們的計算機最底層是物理硬體，其上才是操作系統和各類應用，計算機在處理任務時，就是根據優先順序將軟硬體資源分配出去，我們以華強買瓜來說明這個過程：
- 華強騎車要去買一個西瓜，這是個單一行為，也是最小單位，是一個線程，一個西瓜此時就是能調用的物理硬體資源，多了沒有;
- 兩個華強要一起去買一個西瓜，這是個複合行為，因為有兩個華強要吃瓜，但是要注意，此時仍然只有一個西瓜，多了也沒有。 並且兩個華強約好了一起去砍西瓜，誰不去誰就不是兄弟，那麼此時兩個華強買瓜就是一個進程，每個華強吃瓜仍然是一個線程，因此一個進程里包括了兩個線程。
這個時候，只有一個西瓜但是要多個人吃的情況就是併發，這裡的重點是大家一起吃西瓜，要保證每個人都能最起碼吃上一口，因為不論吃瓜的人有多少，他們之間如何分座位、先後，都不影響一瓜多吃的最終結果。
聰明的你一定看出問題來了，為啥非得這麼多人一起吃西瓜，開西瓜攤的老闆本質上是水果店老闆，你還可以吃香蕉啊，說的對，這就是需要供給側改革的原因，現在老闆宣佈，香蕉也上市了，那麼此時物理資源（水果）就增加了，華強可以分為兩列分別取吃不同的水果，這就是並行，兩行並列，各吃所愛。
（防杠聲明：上面的解釋比較通俗但不專業，如有爭議，以程式師認知為準，我是半吊子出身）
下一步將它們和 EVM 組合到一起，組裝出並行 EVM 的真正涵義。
EVM 雖然經常被提起，但是其真正指向卻含混不清，尤其是虛擬機（VM，virtual machine）總是給人一種脫實向虛的感覺，其實，不較真的說，虛擬機就是特化的操作系統，程式師不需要面向物理實體搞開發，只需要在軟體層面適配就行。
簡化一下 EVM 的作用就是交易，使用者提交指令，隨後 EVM 會按照使用者的需求，如轉帳、SWAP、質押還是其他需要和智慧合約交互的行為都會被一一執行。 這裡的重點是指令和一一執行，EVM 可以理解使用者的需求，但是執行需要排隊，不能隨意改變順序。
所以並行 EVM 本質上就是改變了執行順序，允許多個智慧合約（指令）同時進行，相當於掛攤老闆雇工，他賣西瓜，小弟賣香蕉，最終掙錢了還是老闆的。
最典型的就是我前一篇文章提到的 BTC L2 們，現在的 BTC L2 基本上都是想給比特幣接入 EVM 生態，其實他們自己就是個比特幣上的虛擬機，開發者面向他們開發，就不需要考慮比特幣自身架構和程式設計語言的限制，可以用熟悉的 EVM 開發流程一步到位。
EVM 與此同理，極端一點說，如果你是個前端，那麼甚至可以在完全不了解硬體、操作系統原理、乙太坊原理的基礎上面向文檔開發，只需要看懂 EVM 開發工具和介面的說明，比如寫出某個 DEX 的前端介面（只做理論說明，實際上非常複雜）。
一言以蔽之，虛擬機（VM）是摒除硬體和原理后的加工作坊，比如是華強買瓜要做西瓜汁，那麼虛擬機就是榨汁機，一杯西瓜汁只需要三步：開蓋、放入西瓜、榨汁，完事。
同理，EVM 就是乙太坊的榨汁機，相容 EVM 就是 L1/L2 買的拼多多平替榨汁機，雖然存在一些瑕疵，但是也能用，而並行 EVM 就是多個榨汁機一起工作。
不是手工用不起，而是榨汁機更有性價比。
最後，並行 EVM 概念重出江湖，本質上是以太坊只能依次處理單筆交易帶來的速度限制，其主網 TPS 只能穩定在 10 左右，BNB Chain（BSC）等較為中心化的 EVM 兼容鏈也只能提到到 200 左右，在物理硬體沒有革命性突破，以及乙太坊自身無法改造為並行機制的前提下，並行 EVM 賽道將長期火熱，畢竟，沒有人會嫌速度快。
現狀：樂觀驗證成為共識，Move 系漸有救駕之勢
並行和 VM 的概念早已有之，但是引入到區塊鏈，尤其是並行 EVM 概念，其實是以 2022 年為起點，Aptos 發佈了《Block-STM： Scaling Blockchain Execution by Turning Ordering Curse to a Performance Blessing》的論文，隨後 Polygon PoS 鏈便在當年底嘗試加入了該功能，不僅如此，Aptos 在這篇論文中提出的諸多方案和思路也成為行業共同選擇，需要予以介紹。
夢想起點：Block-STM
可以這樣說，Aptos 是區塊鏈並行化的集大成者，雖然 Solana、Near 已經有所探索，但是 Aptos 在區塊鏈中應用的的 STM（軟體事務記憶體，Software Transactional Memory）重新對交易進行排序，核心思路是先假設排序後的交易都是對的，並行執行后發現有不對的，單獨解決個別不對的，按照二八定律， 這樣大部分的交易都可以得到加速執行，此所謂樂觀驗證機制，和 Rollup 中的樂觀驗證機制思路基本一致。
具體而言，Block-STM 將區塊鏈的執行過程分為兩個階段：排序階段和執行階段。
- 排序階段，Block-STM 使用 STM 來對交易進行排序，以確保交易的順序性;
- 執行階段，Block-STM 利用排序結果來並行執行交易，從而提高執行效率。
自此之後的並行 EVM 基本上都與此類似，只不過排序和執行上存在實現差別，以及要增加對 EVM 的相容，比如 Neon EVM 和 Polygon PoS 都屬於此類。
Sui 改造：一切皆物件
Sui 和 Aptos 師出同門，二者高度相似，但是最大差別在於 Sui 以物件（Object）為核心，比如在 Alice 給 Bob 的轉帳流程中，作用方式如下：
- Aptos：Alice 帳戶減去 1 USDT，Bob 帳戶加上 1 USDT，涉及到兩個帳戶的記帳資訊和餘額變動;
- Sui：1 USDT 保持不變，只改變其擁有權屬性，將擁有權由 Alice 變動為 Bob，這樣只涉及 1 USDT 的資訊改動;
如你所見，Sui 的出發點不是考察交易雙方的帳戶，而是涉及對象的屬性變化，由此推廣，不僅是代幣轉移，也可以是 NFT 等資產。
再延伸一下，如果一個資產只涉及點對點之間的屬性變化，其實並不需要同步全節點，只要雙方認可該交易即可，如此一來，此類交易都可並行處理。
當然，二者的具體實現要複雜的多，並行也會帶來很多問題，但是瞭解到此處已經足夠。
Solana 和 Neon EVM：借殼上市
Solana 本身的並行處理是通過 Sea Level 機制來實現，和 Block-STM 類似（其實應該顛倒，Sea Level 提出於 2019 年，Block-STM 提出於 2022 年），都是需要對交易排序，然後再執行。
Solana 的「創新」在於對硬體資源的專項優化，理論上不僅可以對所有指令進行排序，並且優化後的多線程可以發揮處理器的全部效能，達到高併發的效果，TPS 理論值 5 萬，實測高峰可達 5 千左右。
那麼這和 Neon EVM 的關係在哪裡呢？
Neon 要做的就是同步 EVM 的交易資訊，然後用 Solana 來運算，這樣既可以利用 EVM 生態的 dApp 豐富度和安全保障，也可以利用 Solana 來提速降費，相較於乙太坊主網的昂貴和緩慢，Neon 的授權、轉帳、存借基本上在 0.1 甚至 0.01 美元以下。
不太恰當的說，Neon 把 Solana 變成了乙太坊的另類 L2，觸類旁通，L1/L2 EVM 不僅可以自己實現並行，其實也可以當仲介，自身只負責相容 EVM 或者只做 L1/L2，而把剩下的部分外包出去。
這也是開頭我說，泛化的模組化的真正含義，L1/L2 並行 EVM 完全可以是三個專案的組合產物，甚至是跨鏈組合，如此一來，玩法就多種多樣了。
Sei V2 和 Monad：一起開心，位元組相容
從技術實現上而言，Sei V2 和 Monad 非常相似，兩者都是對乙太坊的位元組級相容 EVM，其實在並行思路上，都不約而同選擇了熟悉的樂觀驗證，先排序，能執行的就執行，出錯了，再單獨解決依賴項。
當然，成熟的產品和思路大家都能用，但是要注意，如同 BTC L2 一樣，真正的技術創新並不多，仍然是以「組合」為主，Solana 是唯一大規模實踐並行，並且軟硬體搭配跑出高併發效果的 L1，其他的更多是 “兼容 EVM+並行” 的套餐裝。
大家肯定能想到，既然 Solana 能被當做加速器，那麼 Aptos 等也可以，事實上，Lumio 也是這麼想的，只要自己作為仲介，一面相容 EVM，一面實現並行，那麼都可以被稱為並行 EVM，故此，不對 Lumio 再做過多說明。
結語：並行 EVM 的困境
在本文中，我著重強調的是並行 EVM 的核心是硬體資源的調配和任務的排序執行，兩者缺一不可，軟體優化的上限是物理硬體的參數限制，畢竟博爾特也沒法超越光速，但是並行 EVM 目前主要都是對 Aptos 的 Block-STM 的改造和模仿，這也是基本事實。
此外，目前不需要過度探索乙太坊 L2 上的並行實踐，它們更需要解決排序器的中心化問題，效率已經足夠高。
並行 EVM 並不神秘，我在行文中省去了各項目的讀寫機制設計、TPS 對比、數據記錄和狀態同步等技術細節，普通人完全沒必要了解這些東西，牢牢記住當前處於樂觀驗證打滿全場，樂觀驗證就是先執行再排錯的思路即可，如果有更新，我會為大家及時補充。
參考文獻：
Sealevel — Parallel Processing Thousands of Smart Contracts
awesome-parallel-blockchain
Parallel Computing
Introduction to Parallel Computing Tutorial
Sei v2 – The First Parallelized EVM Blockchain
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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