“Blok Zinciri Üçlemesi”, blok zinciri sistemlerinin tasarımında temel bir dengeyi ortaya koyar: “nihai güvenlik, evrensel katılım ve yüksek hızlı işlem”i aynı anda gerçekleştirmenin zorluğu. “Ölçeklenebilirlik” konusuna gelince, piyasadaki mevcut başlıca blok zinciri ölçeklenme çözümleri, yaklaşımlarına göre şu şekilde kategorize edilebilir:
Blok zinciri ölçekleme çözümleri arasında zincir içi paralel hesaplama, Rollup, parçalama, DA modülleri, modüler yapılar, Aktör sistemleri, zk-kanıt sıkıştırması ve durumsuz mimari gibi çeşitli yaklaşımlar bulunur. Bu çözümler yürütme, durum, veri ve yapı gibi birden fazla katmanı kapsayarak “çok katmanlı iş birliği ve modüler birleşim” ile tamamlayıcı bir ölçekleme sistemi oluşturur. Bu makale, özellikle paralel hesaplama tabanlı başlıca ölçekleme yöntemlerine odaklanmaktadır.
Zincir içi paralellik, bir blok içindeki işlemlerin veya talimatların paralel yürütülmesine odaklanır. Paralel mekanizmaya göre, ölçeklendirme yöntemleri beş kategoriye ayrılabilir. Her biri farklı performans hedeflerini, geliştirme modellerini ve mimari felsefeleri temsil eder. Paralelliğin granülaritesi inceldikçe, paralelliğin yoğunluğu artar, zamanlama karmaşıklığı yükselir ve programlama ile uygulama zorluğu da artar:
Aktör sistemi (Ajan/Aktör Modeli) ile temsil edilen çevrimdışı asenkron eşzamanlı model, başka bir paralel hesaplama paradigmasına aittir. Bir çapraz zincir/asenkron mesajlaşma sistemi (bloklanmayan senkronizasyon modeli) olarak her ajan, bağımsız olarak çalışan bir “ajan süreci” olarak faaliyet gösterir, paralel bir şekilde asenkron mesajlaşma yapar, olay odaklıdır ve senkronize programlamaya ihtiyaç duymaz. Dikkate değer projeler arasında AO, ICP ve Cartesi bulunmaktadır.
Bilinen Rollup veya parçalama ölçeklenebilirlik çözümleri, sistem düzeyinde eşzamanlılık mekanizmalarına aittir ve zincir içi paralel hesaplama kapsamına girmez. Ölçeklenebilirliği, “birden fazla zinciri/işlem alanını paralel olarak çalıştırarak” elde ederler, tek bir blok/sanal makine içindeki paralelliği artırmak yerine. Bu tür ölçeklenebilirlik çözümleri bu makalenin odak noktası değildir, ancak yine de mimari kavramların karşılaştırmalı analizi için kullanacağız.
Ethereum’un seri işleme mimarisi, sharding, Rollup ve modüler mimari gibi bir dizi genişleme girişimi ile gelişmiştir. Ancak, yürütme katmanının verimlilik darboğazı hala tam olarak aşılamamıştır. Bu arada, EVM ve Solidity, günümüzde en geliştirici dostu ve ekolojik olarak en güçlü akıllı sözleşme platformları olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, EVM tabanlı paralel güçlendirilmiş zincirler, ekolojik uyumluluk ve yürütme performansı iyileştirmesini dengeleyerek bir sonraki ölçeklenebilirlik evrimi için önemli bir yön haline gelmektedir. Monad ve MegaETH, bu yönde en temsili projeler olup, sırasıyla yüksek eşzamanlılık ve yüksek verimlilik senaryolarına yönelik EVM paralel işleme mimarileri inşa etmekte, gecikmeli yürütme ve durum ayrıştırmasından yola çıkmaktadırlar.
Monad, Ethereum Sanal Makinesi (EVM) için yeniden tasarlanmış, yüksek performanslı bir Layer 1 blok zinciridir. Temel paralel kavramı olan pipelining’e dayanan Monad, konsensüs katmanında asenkron yürütme ve yürütme katmanında iyimser paralel yürütme özelliklerine sahiptir. Ayrıca, Monad, konsensüs ve depolama katmanlarında yüksek performanslı bir BFT protokolü (MonadBFT) ve özel bir veritabanı sistemi (MonadDB) sunarak uçtan uca optimizasyon sağlamaktadır.
Pipelining, Monad paralel yürütme kavramının temelidir. Temel fikri, blok zincirinin yürütme sürecini birden fazla bağımsız aşamaya ayırmak ve bu aşamaları paralel olarak işleyerek üç boyutlu bir boru hattı mimarisi oluşturmaktır. Her bir aşama bağımsız iş parçacıkları veya çekirdekler üzerinde çalışır, bloklar arası eşzamanlı işleme ulaşarak, nihayetinde verimliliği artırır ve gecikmeyi azaltır. Bu aşamalar şunlardır: işlem önerisi (Propose), uzlaşma sağlama (Consensus), işlem yürütme (Execution) ve blok taahhüdü (Commit).
Geleneksel blok zincirlerinde, işlem mutabakatı ve yürütme genellikle senkronize süreçlerdir ve bu seri model, performans ölçeklenmesini ciddi şekilde kısıtlar. Monad, “asenkron yürütme” aracılığıyla asenkron mutabakat katmanı, asenkron yürütme katmanı ve asenkron depolama sağlar. Bu, blok süresini ve onay gecikmelerini önemli ölçüde azaltır, sistemi daha dayanıklı hale getirir, işlem akışlarını daha ince hale getirir ve kaynak kullanımını artırır.
Temel Tasarım:
Geleneksel Ethereum, durum çakışmalarını önlemek için işlem yürütmesi için katı bir seri model kullanır. Buna karşılık, Monad “iyimser paralel yürütme” stratejisi benimseyerek işlem işleme hızını önemli ölçüde artırır.
Yürütme mekanizması:
Monad, mümkün olduğunca az değişiklik yaparak EVM kurallarına uyumlu bir yol seçer. Durum yazımlarını erteleyerek ve yürütme sırasında dinamik olarak çakışmaları tespit ederek paralellik sağlar, bu da Ethereum’un performans versiyonuna benzer. Olgunluğu, EVM ekosisteminin kolayca taşınmasını kolaylaştırır ve EVM dünyasında paralel bir hızlandırıcı görevi görür.
Monad’ın L1 konumlandırmasından farklı olarak, MegaETH, EVM ile uyumlu, modüler yüksek performanslı paralel yürütme katmanı olarak konumlandırılmıştır. Bağımsız bir L1 genel zincir olarak veya Ethereum üzerinde bir yürütme geliştirme katmanı olarak ya da modüler bir bileşen olarak hizmet edebilir. Temel tasarım hedefi, hesap mantığını, yürütme ortamını ve durumu bağımsız olarak planlanabilir minimal birimlere izole edip parçalamak, böylece yüksek eşzamanlı yürütme ve düşük gecikme yanıt yeteneklerini zincir üzerinde gerçekleştirmektir. MegaETH tarafından önerilen ana yenilikler: Mikro-VM mimarisi + Durum Bağımlılığı DAG’ı (Durum Bağımlılıklarının Yönlendirilmiş Döngüsel Olmayan Grafiği) ve modüler senkronizasyon mekanizmasıdır. Bunlar birlikte “zincir üzerinde iş parçacığı” odaklı bir paralel yürütme sistemi inşa eder.
MegaETH, “her hesap için bir mikro sanal makine (Micro-VM)” yürütme modelini tanıtır. Bu model yürütme ortamını iş parçacığına ayırır ve paralel zamanlama için en küçük izolasyon birimini sağlar. Bu sanal makineler, senkron çağrılar yerine asenkron mesajlaşma yoluyla iletişim kurar, bu da çok sayıda sanal makinenin bağımsız olarak çalışmasını ve bağımsız olarak depolanmasını sağlar, doğal paralelliği mümkün kılar.
MegaETH, hesap durumu erişim ilişkilerine dayalı bir DAG zamanlama sistemi geliştirmiştir. Sistem, her işlem sırasında hangi hesapların değiştirildiğini ve hangi hesapların okunduğunu bağımlılık olarak modelleyerek gerçek zamanlı olarak küresel bir Bağımlılık Grafiği tutar. Çatışmayan işlemler paralel olarak yürütülebilirken, bağımlılıkları olan işlemler ise bir topolojik sıraya göre sıralanacak veya ertelenecektir. Bağımlılık grafiği, paralel yürütme sürecinde durum tutarlılığını ve tekrarsız yazmayı garanti eder.
MegaETH, geleneksel EVM seri çağrılarının sorunlarını ele alarak, Aktör Modeli’nin asenkron mesajlaşmasına benzer şekilde, asenkron programlama paradigması üzerine inşa edilmiştir. Sözleşme çağrıları asenkron (tekrar etmeyen yürütme) olup, A -> B -> C sözleşmesi çağrıldığında, her çağrı engellenmeden asenkron olarak yapılır. Çağrı yığını, asenkron bir çağrı grafiğine (Çağrı Grafiği) genişler. İşlem süreci \= asenkron grafiği gezinme + bağımlılık çözümü + paralel zamanlama.
Özetle, MegaETH, mikro sanal makine kapsüllemelerini hesap bazında uygulayarak, durum bağımlılık grafiği aracılığıyla işlemleri planlayarak ve senkron çağrı yığını yerine asenkron mesaj mekanizması kullanarak geleneksel EVM tek iş parçacıklı durum makinesi modelini kırar. Bu, “hesap yapısı, planlama mimarisi ve yürütme akışı” boyutlarında tamamen yeniden tasarlanmış bir paralel hesaplama platformudur ve yüksek performanslı zincir üstü sistemlerin bir sonraki neslinin inşası için paradigmaya dayalı yeni bir yaklaşım sunar.
MegaETH, hesapları ve sözleşmeleri bağımsız bir VM’ye tamamen soyutlayarak yeniden yapılandırma yolunu seçti ve eşzamanlı yürütme zamanlamasıyla aşırı paralel potansiyeli serbest bıraktı. Teorik olarak, MegaETH’nin paralel sınırı daha yüksek, ancak karmaşıklığı kontrol etmek de daha zordur. Bu, Ethereum konsepti altında süper dağıtılmış bir işletim sistemine benzemektedir.
Monad ve MegaETH’in tasarım kavramları parçalama (sharding) ile oldukça farklıdır: parçalama, blok zincirini birden fazla bağımsız alt zincire (shard) yatay olarak böler ve her alt zincir, işlemlerin ve durumların bir kısmından sorumlu olur, tek bir zincirin sınırlamalarını aşarak ağ katmanında ölçeklenebilirlik elde eder. Oysa Monad ve MegaETH, tek bir zincirin bütünlüğünü korur ve yalnızca yürütme katmanında yatay ölçeklenebilirlik sağlar, tek zincir içinde aşırı paralel yürütme yoluyla performansı optimize eder. İkisi, blok zinciri ölçeklenebilirlik yolunda iki yönü temsil eder: dikey güçlendirme ve yatay genişleme.
Monad ve MegaETH gibi projeler, zincir üstü TPS’yi artırma temel hedefiyle verim optimizasyon yollarına odaklanıyor. Gecikmeli Yürütme ve Mikro-VM mimarileri aracılığıyla işlem düzeyinde veya hesap düzeyinde paralel işleme gerçekleştiriyorlar. Pharos Network, modüler, tam yığın paralel L1 blok zinciri ağı olarak, “Rollup Mesh” olarak bilinen ana paralel hesaplama mekanizmasına sahiptir. Bu mimari, ana ağ ve Özel İşleme Ağları (SPN’ler) arasındaki işbirliği sayesinde çoklu sanal makine ortamlarını (EVM ve Wasm) desteklerken, Sıfır Bilgi Kanıtları (ZK) ve Güvenilir Yürütme Ortamları (TEE) gibi ileri teknolojileri entegre etmektedir.
Tam Yaşam Döngüsü Asenkron Boru Hattı: Pharos, bir işlemin çeşitli aşamalarını (konsensüs, yürütme, depolama gibi) ayrıştırır ve asenkron bir işleme yaklaşımını benimser, böylece her aşamanın bağımsız ve paralel bir şekilde ilerlemesine olanak tanır ve böylece genel işleme verimliliğini artırır.
Çift VM Paralel Yürütme: Pharos, geliştiricilerin ihtiyaçlarına göre uygun yürütme ortamını seçmelerine olanak tanıyan EVM ve WASM olmak üzere iki sanal makine ortamını destekler. Bu çift VM mimarisi, sistemin esnekliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda paralel yürütme yoluyla işlem işleme yeteneklerini de geliştirir.
Özel İşlem Ağları (SPN’ler): SPN’ler, modüler alt ağlara benzer şekilde, belirli türdeki görevler veya uygulamalarla başa çıkmak üzere tasarlanmış, Pharos mimarisinin ana bileşenleridir. SPN’ler aracılığıyla, Pharos dinamik kaynak tahsisi ve paralel görev işleme gerçekleştirebilir, bu da sistemin ölçeklenebilirliğini ve performansını daha da artırır.
Modüler Konsensüs ve Yeniden Stake Etme: Pharos, birden fazla konsensüs modelini (PBFT, PoS, PoA gibi) destekleyen esnek bir konsensüs mekanizması sunar ve Restaking protokolü aracılığıyla ana ağ ile SPN’ler arasında güvenli paylaşım ve kaynak entegrasyonu sağlar.
Ayrıca, Pharos, yerel depolama motorunun yürütme modelini çoklu versiyon Merkle ağaçları, Delta Kodlama, Versiyonlu Adresleme ve ADS İtme teknolojilerini kullanarak yeniden yapılandırdı ve yüksek verimlilik, düşük gecikme ve güçlü doğrulanabilir zincir üstü işleme yetenekleri sağlayan yerel blok zinciri yüksek performanslı depolama motoru Pharos Store’u başlattı.
Genel olarak, Pharos’un Rollup Mesh mimarisi, modüler bir tasarım ve asenkron işleme mekanizması aracılığıyla yüksek performanslı paralel hesaplama yetenekleri elde eder. Pharos, “zincir üstü paralellik” için bir yürütme optimize edici olarak değil, Rollup’lar arası paralellik için bir zamanlama koordinatörü olarak hareket eder, bunun yerine SPN’ler aracılığıyla heterojen özel yürütme görevlerini üstlenir.
Monad, MegaETH ve Pharos’un paralel yürütme mimarisinin yanı sıra, EVM paralel hesaplamada GPU hızlandırmasının uygulama yollarını araştıran bazı projelerin piyasada bulunduğunu da gözlemliyoruz. Bu projeler, EVM paralel ekosistemine önemli bir tamamlayıcı ve öncü deney olarak hizmet etmektedir. Bunlar arasında, Reddio ve GatlingX iki temsili yaklaşımdır:
Ethereum EVM yürütme modeli, tasarımından bu yana, ağdaki tüm düğümler arasında durum değişikliklerinin belirleyiciliğini ve tutarlılığını sağlamak amacıyla “işlem toplam sırası + seri yürütme” tek iş parçacıklı mimarisini benimsemiştir. Ancak, bu mimarinin, sistemin verimliliğini ve ölçeklenebilirliğini sınırlayan doğuştan performans darboğazları vardır. Buna karşılık, Solana (SVM), MoveVM (Sui, Aptos) ve Cosmos SDK üzerinde inşa edilen Sei v2gibi yerel paralel hesaplama mimarisi zincirleri, baştan sona paralel yürütme için tasarlanmıştır ve aşağıdaki avantajları sunar:
Elbette, bu tür yerel paralel zincirler ekolojik uyumluluk zorluklarıyla da karşılaşmaktadır. EVM dışı mimariler genellikle tamamen yeni geliştirme dilleri (örneğin Move, Rust) ve araç zincirleri gerektirir. Bu da geliştiriciler için belirli bir geçiş maliyeti ortaya çıkarır. Ayrıca, geliştiricilerin durum erişim modelleri, eşzamanlılık sınırları ve nesne yaşam döngüleri gibi yeni kavramları da öğrenmeleri gerekir. Bunların hepsi anlamayı zorlaştırır ve geliştirme paradigmaları üzerinde daha yüksek talepler getirir.
Solana’nın Sealevel yürütme modeli, hesap tabanlı bir paralel zamanlama mekanizmasıdır ve Solana’nın zincir üzerindeki paralel işlem yürütümünü başarmak için kullandığı temel motordur. “Hesap beyanı + statik zamanlama + çoklu iş parçacığı yürütme” mekanizması aracılığıyla, akıllı sözleşme seviyesinde yüksek performanslı eşzamanlılık gerçekleştirilir. Sealevel, üretim ortamında zincir üzerindeki eşzamanlı zamanlamayı başarıyla uygulayan blok zinciri alanındaki ilk yürütme modelidir. Mimari fikirleri, birçok sonraki paralel hesaplama projesini etkilemiş, yüksek performanslı Layer 1 paralel tasarımı için bir referans paradigması olarak hizmet etmiştir.
Temel Mekanizma:
Açık Hesap Erişim Beyanı (Hesap Erişim Listeleri): Her işlem, gönderim anında ilgili hesapları (okuma/yazma) beyan etmelidir. Bu, sistemin işlemler arasında durum çatışmaları olup olmadığını belirlemesine olanak tanır.
Çatışma Tespiti ve Çoklu İş Parçacığı Zamanlaması:
Sealevel, Solana’nın paralel yürütme zamanlama motorudur; SVM ise Sealevel üzerinde inşa edilmiş akıllı sözleşme yürütme ortamıdır (BPF sanal makinesi kullanarak). Birlikte, Solana’nın yüksek performanslı paralel yürütme sisteminin teknik temelini oluştururlar.
Eclipse, Solana VM’yi modüler zincirlere (Ethereum L2 veya Celestia gibi) dağıtan bir projedir ve Solana’nın paralel yürütme motorunu Rollup yürütme katmanı olarak kullanır. Eclipse, Solana yürütme katmanını (Sealevel + SVM) Solana ana ağından ayırmayı ve modüler bir mimariye taşımayı öneren ilk projelerden biridir ve Solana’nın “süper güçlü eşzamanlı yürütme modelini” Yürütme Katmanı Hizmet Olarak modüler hale getirir. Bu nedenle, Eclipse aynı zamanda paralel hesaplama kategorisine de girmektedir.
Neon’un yaklaşımı farklıdır; EVM’yi SVM/Sealevel ortamında çalıştırmak için tanıtmaktadır. Geliştiricilerin SVM ortamında çalışan sözleşmeler geliştirmek için Solidity kullanmalarına imkan tanıyan, EVM ile uyumlu bir çalışma zamanı katmanı oluşturur, ancak zamanlama yürütmesi SVM + Sealevel kullanır. Neon, paralel hesaplamada yenilikleri vurgulamak yerine Modüler Blok Zinciri kategorisine daha fazla eğilim göstermektedir.
Özetle, Solana ve SVM, Sealevel yürütme motoruna dayanır ve Solana işletim sisteminin zamanlama felsefesi, hızlı bir şekilde yürütme yapmasına rağmen nispeten düşük esneklik ile bir çekirdek zamanlayıcısınınki ile benzerdir. Bu, yerel yüksek performanslı, paralel hesaplama genel zinciridir.
MoveVM, zincir üzerindeki kaynakların güvenliği ve paralel yürütme için tasarlanmış bir akıllı sözleşme sanal makinesidir. Temel dili Move, başlangıçta Meta (eski adıyla Facebook) tarafından Libra projesi için geliştirilmiştir ve “kaynağın bir nesne olarak” kavramını vurgulamaktadır. Tüm zincir üzerindeki durumlar, net mülkiyet ve yaşam döngüsüne sahip nesneler olarak var olur. Bu, MoveVM’nin derleme zamanında işlemler arasında durum çatışmaları olup olmadığını analiz etmesine olanak tanır, nesne düzeyinde statik paralel zamanlama yapabilmesini sağlar ve Sui ve Aptosgibi yerel paralel genel blok zincirlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Sui’nin paralel hesaplama yeteneği, benzersiz durum modelleme yaklaşımından ve dil seviyesinde statik analiz mekanizmasından kaynaklanmaktadır. Geleneksel blok zincirlerinin küresel durum ağaçları kullanmasının aksine, Sui, nesne merkezli bir durum model seti oluşturmuş ve MoveVM’in doğrusal tür sistemi ile birleştirerek, paralel zamanlamanın derleme zamanında tamamlanabilen belirleyici bir süreç olmasını sağlamıştır.
Nesne Modeli, Sui’nin paralel mimarisinin temelini oluşturur. Sui, tüm zincir üstü durumları, her biri benzersiz bir kimlik, net bir sahip (hesap veya sözleşme) ve tip tanımları olan bağımsız nesnelere soyutlar. Bu nesneler birbirleriyle durum paylaşmaz, bu da doğal bir izolasyon sağlar. Sözleşmeler, çağrıldıklarında dahil olan nesnelerin kümesini açık bir şekilde beyan etmelidir, bu da geleneksel “küresel durum ağacı” zincir üzerindeki durum bağlantı sorunlarını ortadan kaldırır. Bu tasarım, zincir üstü durumları birkaç bağımsız birime böler ve eş zamanlı yürütmeyi yapısal olarak mümkün kılan bir zamanlama önermesi haline getirir.
Statik Mülkiyet Analizi, Move dilinin doğrusal tür sistemi desteği altında uygulanan bir derleme zamanı analiz mekanizmasıdır. Bu, sistemin, işlemler gerçekleştirilmeden önce nesne mülkiyeti aracılığıyla hangi işlemlerin durum çakışmalarına yol açmayacağını çıkarsamasını sağlar ve böylece onları paralel yürütme için düzenler. Geleneksel çalışma zamanı çakışma tespiti ve geri alma ile karşılaştırıldığında, Sui’nin statik analiz mekanizması, yürütme verimliliğini önemli ölçüde artırırken, planlama karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır. Bu, yüksek verimlilik ve belirleyici paralel işleme yeteneklerinin elde edilmesinde anahtardır.
Sui, nesneler temelinde durum alanını böler ve derleme zamanı sahiplik analizi ile birleştirerek düşük maliyetli, geri alma gerektirmeyen nesne düzeyinde paralel yürütme sağlar. Geleneksel zincirlerin seri yürütmesi veya çalışma zamanı kontrollerine kıyasla, Sui yürütme verimliliği, sistem determinizmi ve kaynak kullanımında önemli iyileştirmeler sağlamıştır.
Aptos, Move diline dayanan yüksek performanslı bir Layer 1 blok zinciridir ve paralel yürütme yeteneği öncelikle kendi geliştirdiği Block-STM (Block-level Software Transactional Memory) çerçevesinden gelmektedir. Sui’nin “derleme zamanı statik paralellik” stratejisini benimseme eğiliminden farklı olarak, Block-STM, “çalışma zamanı iyimser eşzamanlılık + çakışma geri alma” dinamik zamanlama mekanizmasına aittir ve karmaşık bağımlılıklara sahip işlem setlerini ele almak için uygundur.
Block-STM, bir bloğun işlemlerinin yürütülmesini üç aşamaya ayırır:
Block-STM, “iyimser paralellik + geri alma denemesi” uygulayan dinamik bir yürütme modelidir ve durum yoğun ve mantıksal olarak karmaşık zincir üstü işlem yığın işleme senaryoları için uygundur. Aptos’un yüksek çok yönlülükte ve yüksek verimlilikte bir genel zincir inşa etmesi için paralel hesaplamanın çekirdeğidir.
Solana, mühendislik zamanlama fraksiyonudur, daha çok bir “işletim sistemi çekirdeği” gibidir. Açık durum sınırları ve kontrol edilebilir yüksek frekanslı ticaret için uygundur, bir donanım mühendisliği tarzını yansıtır ve zinciri donanım gibi çalıştırmak için tasarlanmıştır (Donanım seviyesi paralel yürütme). Aptos, sistem hata toleransı fraksiyonudur, daha çok bir “veritabanı eşzamanlılık motoru” gibidir. Güçlü durum bağlılığı ve karmaşık çağrı zincirleri olan sözleşmeler için uygundur. Sui, derleme zamanı güvenliği fraksiyonudur, daha çok bir “kaynak odaklı akıllı dil platformu” gibidir. Varlık ayrımı ve net kombinasyonlar ile zincir üzerindeki uygulamalar için uygundur. Aptos ve Sui, zinciri program dili mühendisleri olarak işletmek için tasarlanmıştır ve yazılım seviyesi kaynak güvenliğini sağlamaktadır. Üçü, Web3’te paralel hesaplamanın teknik uygulanması için farklı felsefi yolları temsil etmektedir.
Sei V2, Cosmos SDK üzerine inşa edilmiş yüksek performanslı bir ticaret genel zinciridir. Paralel yetenekleri esas olarak iki açıdan kendini göstermektedir: çoklu iş parçacıklı eşleştirme motoru ve sanal makine katmanında paralel yürütme optimizasyonu. Yüksek frekanslı, düşük gecikmeli zincir içi ticaret senaryolarına, örneğin, emir defteri DEX’leri ve zincir içi borsa altyapısına hizmet vermeyi amaçlamaktadır.
Temel Paralel Mekanizma:
Fuel, Ethereum’un modüler mimarisi temel alınarak tasarlanmış yüksek performanslı bir yürütme katmanıdır ve temel paralel mekanizması geliştirilmiş bir UTXO modelinden (Harcanmamış İşlem Çıkışı) kaynaklanmaktadır. Ethereum’un hesap modelinin aksine, Fuel varlıkları ve durumları temsil etmek için bir UTXO yapısı kullanır; bu yapı doğası gereği durum izolasyonuna sahiptir. Bu da hangi işlemlerin güvenle paralel olarak yürütülebileceğini belirlemeyi kolaylaştırır. Ek olarak, Fuel, Sway (Rust’a benzer) adında kendi geliştirdiği bir akıllı sözleşme dilini tanıtır ve işlem yürütülmeden önce girdi çatışmalarını belirlemek için statik analiz araçları ile birleştirerek verimli ve güvenli işlem düzeyinde paralel zamanlama sağlar. Performans ve modülerliği dengeleyen bir EVM alternatif yürütme katmanı olarak hizmet eder.
Aktör Modeli, ajan süreçlerini (Ajan veya Süreç) birim olarak kullanan paralel bir yürütme paradigmasıdır ve geleneksel senkron hesaplamadan, zincir üzerindeki küresel durumu (Solana/Sui/Monad gibi “zincir içi paralel hesaplama” senaryoları) farklıdır. Her ajanın kendi bağımsız durumu ve davranışı olduğunu vurgular ve asenkron mesajlar aracılığıyla iletişim kurar ve zamanlama yapar. Bu mimari altında, zincir içi sistemler çok sayıda ayrık süreci eşzamanlı olarak çalıştırabilir, güçlü ölçeklenebilirlik ve asenkron hata toleransı sağlar. Temsilci projeler arasında AO (Arweave AO), ICP (Internet Computer) ve Cartesi bulunmaktadır. Bu projeler blok zincirinin bir yürütme motorundan “zincir içi işletim sistemi”ne evrimini yönlendirmekte, AI Ajanları, çoklu görev etkileşimleri ve karmaşık mantık orkestrasyonu için yerel altyapı sağlamaktadır.
Aktör Model’ün tasarımının Sharding ile belirli yüzeysel benzerlikleri olsa da (eşzamanlılık, durum izolasyonu ve asenkron işlem gibi), temelde tamamen farklı teknik yolları ve sistem felsefelerini temsil ederler. Aktör Modeli, her bir ajanın (Actor) bağımsız olarak çalıştığı ve kendi durumunu koruduğu, mesaj odaklı bir yaklaşım aracılığıyla etkileşimde bulunduğu “çoklu işlem asenkron hesaplama”yı vurgular. Oysa Sharding, durumu ve uzlaşmayı “yatay bölümlendirme” mekanizmasıdır, tüm blok zincirini çok sayıda bağımsız alt sistem (Shard) halinde bölerek işlem yapar. Aktör Modeli, Web3 dünyasında “dağıtılmış ajan işletim sistemi”ne daha çok benzerken, Sharding, zincir üstü işlem işleme yetenekleri için yapısal bir ölçeklenme çözümüdür. Her ikisi de eşzamanlılık sağlar, ancak başlangıç noktaları, hedefleri ve yürütme mimarileri farklıdır.
AO, büyük ölçekli asenkron ajanların çalışmasını destekleyen zincir üstü bir işletim sistemi inşa etme temel hedefiyle, Arweave kalıcı depolama katmanında çalışan merkeziyetsiz bir hesaplama platformudur.
Temel Mimari Özellikler:
AO, esnekliği ve modüler ayrıştırmayı vurgulayan aşırı bir “yerel akıllı yapı + depolama odaklı + zincir-sız mimari” yaklaşımını takip etmektedir. Bu, “depolama katmanının üzerine inşa edilmiş mikro çekirdek çerçevesi”dir ve kasıtlı olarak daraltılmış sistem sınırları ile hafif hesaplama ve birleştirilebilir kontrol yapılarını vurgulamaktadır.
ICP, DFINITY tarafından başlatılan Web3 yerel tam yığın zincir üstü uygulama platformudur. Zincir üstü hesaplama yeteneklerini Web2 benzeri bir deneyime genişletmeyi hedeflemekte olup, tam hizmet barındırma, alan bağlama ve sunucusuz mimariyi desteklemektedir.
Temel Mimari Özellikleri:
ICP, ağır bir platform, entegre kapsülleme ve güçlü platform kontrol işletim sistemi paradigması seçiyor. Entegre konsensüs, yürütme, depolama ve erişim ile “Blok Zinciri İşletim Sistemi” sunuyor. Tam hizmet barındırma yeteneklerine vurgu yapar ve sistem sınırı tam yığın bir Web3 barındırma platformuna genişler.
Ayrıca, Aktör Modeli paradigmasına dayanan diğer paralel hesaplama projeleri aşağıdaki tabloya bakabilir:
Sanal makine mimarisi ve dil sistemlerindeki farklılıklar temel alınarak, blok zinciri paralel hesaplama çözümleri kabaca iki kategoriye ayrılabilir: EVM tabanlı paralel geliştirme zincirleri ve yerel paralel mimari zincirleri (EVM dışı).
Birincisi, yürütme katmanının derin optimizasyonu sayesinde daha yüksek verim ve paralel işlem yetenekleri elde ederken EVM/Solidity ekosistemi ile uyumluluğunu korur. Ethereum varlıklarını ve geliştirme araçlarını miras almak ve aynı zamanda performans atılımları gerçekleştirmek istenen senaryolar için uygundur. Temsilci projeler şunlardır:
İkincisi, Ethereum uyumluluğunun sınırlamalarından tamamen kurtulmakta, sanal makine, durum modeli ve zamanlama mekanizmasından yürütme paradigmasını yeniden tasarlayarak yerel yüksek performanslı eşzamanlılık yeteneklerini elde etmektedir. Tipik alt sınıflar şunlardır:
Ayrıca, Aktör Modeli, daha geniş bir paralel sistem olarak, Wasm veya özel VM’ler temelinde asenkron bir süreç zamanlama mekanizması aracılığıyla “çoklu ajan bağımsız operasyon + mesaj odaklı işbirliği” zincir üstü yürütme paradigması inşa eder. Temsilci projeler şunları içerir:
Yukarıdaki mantığa dayanarak, mevcut başlıca paralel hesaplama genel zinciri çözümlerini aşağıdaki grafikte gösterilen sınıflandırma yapısına göre sınıflandırabiliriz:
Daha geniş bir ölçeklendirme perspektifinden bakıldığında, sharding ve Rollup (L2), sistemin yatay ölçeklenmesini durum parçalama veya zincir dışı yürütme yoluyla sağlamaya odaklanırken, paralel hesaplama zincirleri (Monad, Sui, Solana gibi) ve aktör odaklı sistemler (AO, ICP gibi) doğrudan yürütme modelini yeniden inşa ederek zincir veya sistem seviyesinde yerel paralellik elde etmeyi amaçlar. Birincisi, çok iş parçacıklı sanal makineler, nesne modelleri ve işlem çatışma analizi gibi yöntemlerle zincir içi verimliliği artırırken; ikincisi, süreçleri/ajanları temel birim olarak kullanır ve birden fazla ajanın eş zamanlı çalışmasını sağlamak için mesaj odaklı ve asenkron yürütme yöntemlerini benimser. Karşılaştırıldığında, sharding ve Rollup, daha çok “yükü birden fazla zincire dağıtmak” veya “zincir dışına dış kaynak kullanmak” gibi bir yaklaşım sergilerken; paralel zincirler ve aktör modeli, “performans potansiyelini yürütme motorundan kurtarmak” ile ilgilidir ve daha derin bir mimari evrim yönünü yansıtır.
Çoğu yerel paralel mimari zincirinin artık ana ağ lansman aşamasına girdiğini belirtmek gerekir. Genel geliştirici ekosistemi hala EVM tabanlı Solidity sistemi ile karşılaştırılabilir değilken, yüksek performanslı yürütme mimarisi ve ekolojik uygulamaların kademeli olarak gelişmesiyle temsil edilen Solana ve Sui gibi projeler, önemli piyasa dikkatini çeken temel halka açık zincirler haline gelmiştir.
Buna karşılık, Ethereum Rollup (L2) ekosistemi “birçok zincirin piyasaya sürülmek üzere koştuğu” veya hatta “aşırı kapasite” aşamasına girmiş olsa da, şu anda başlıca EVM uyumlu paralel geliştirme zincirleri hala genel olarak testnet aşamasındadır ve henüz ana ağ ortamında gerçek bir doğrulamadan geçmemiştir. Ölçeklenebilirlik yetenekleri ve sistem kararlılığı daha fazla incelemeye ihtiyaç duymaktadır. Bu projelerin EVM performansını önemli ölçüde artırıp ekolojik evrimi uyumluluktan ödün vermeden teşvik edip edemeyeceği veya bunun yerine Ethereum’daki likidite ve gelişim kaynaklarının daha fazla farklılaşmasını mı artıracağı henüz belirsizdir.
Bu makale, TechFlow kaynağından alıntılanmıştır. İçeriğin tüm telif hakları yazarı XX’e aittir. Telif haklarına ilişkin sorularınız için bizimle iletişime geçebilirsiniz.
Paylaş
İçindekiler
“Blok Zinciri Üçlemesi”, blok zinciri sistemlerinin tasarımında temel bir dengeyi ortaya koyar: “nihai güvenlik, evrensel katılım ve yüksek hızlı işlem”i aynı anda gerçekleştirmenin zorluğu. “Ölçeklenebilirlik” konusuna gelince, piyasadaki mevcut başlıca blok zinciri ölçeklenme çözümleri, yaklaşımlarına göre şu şekilde kategorize edilebilir:
Blok zinciri ölçekleme çözümleri arasında zincir içi paralel hesaplama, Rollup, parçalama, DA modülleri, modüler yapılar, Aktör sistemleri, zk-kanıt sıkıştırması ve durumsuz mimari gibi çeşitli yaklaşımlar bulunur. Bu çözümler yürütme, durum, veri ve yapı gibi birden fazla katmanı kapsayarak “çok katmanlı iş birliği ve modüler birleşim” ile tamamlayıcı bir ölçekleme sistemi oluşturur. Bu makale, özellikle paralel hesaplama tabanlı başlıca ölçekleme yöntemlerine odaklanmaktadır.
Zincir içi paralellik, bir blok içindeki işlemlerin veya talimatların paralel yürütülmesine odaklanır. Paralel mekanizmaya göre, ölçeklendirme yöntemleri beş kategoriye ayrılabilir. Her biri farklı performans hedeflerini, geliştirme modellerini ve mimari felsefeleri temsil eder. Paralelliğin granülaritesi inceldikçe, paralelliğin yoğunluğu artar, zamanlama karmaşıklığı yükselir ve programlama ile uygulama zorluğu da artar:
Aktör sistemi (Ajan/Aktör Modeli) ile temsil edilen çevrimdışı asenkron eşzamanlı model, başka bir paralel hesaplama paradigmasına aittir. Bir çapraz zincir/asenkron mesajlaşma sistemi (bloklanmayan senkronizasyon modeli) olarak her ajan, bağımsız olarak çalışan bir “ajan süreci” olarak faaliyet gösterir, paralel bir şekilde asenkron mesajlaşma yapar, olay odaklıdır ve senkronize programlamaya ihtiyaç duymaz. Dikkate değer projeler arasında AO, ICP ve Cartesi bulunmaktadır.
Bilinen Rollup veya parçalama ölçeklenebilirlik çözümleri, sistem düzeyinde eşzamanlılık mekanizmalarına aittir ve zincir içi paralel hesaplama kapsamına girmez. Ölçeklenebilirliği, “birden fazla zinciri/işlem alanını paralel olarak çalıştırarak” elde ederler, tek bir blok/sanal makine içindeki paralelliği artırmak yerine. Bu tür ölçeklenebilirlik çözümleri bu makalenin odak noktası değildir, ancak yine de mimari kavramların karşılaştırmalı analizi için kullanacağız.
Ethereum’un seri işleme mimarisi, sharding, Rollup ve modüler mimari gibi bir dizi genişleme girişimi ile gelişmiştir. Ancak, yürütme katmanının verimlilik darboğazı hala tam olarak aşılamamıştır. Bu arada, EVM ve Solidity, günümüzde en geliştirici dostu ve ekolojik olarak en güçlü akıllı sözleşme platformları olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, EVM tabanlı paralel güçlendirilmiş zincirler, ekolojik uyumluluk ve yürütme performansı iyileştirmesini dengeleyerek bir sonraki ölçeklenebilirlik evrimi için önemli bir yön haline gelmektedir. Monad ve MegaETH, bu yönde en temsili projeler olup, sırasıyla yüksek eşzamanlılık ve yüksek verimlilik senaryolarına yönelik EVM paralel işleme mimarileri inşa etmekte, gecikmeli yürütme ve durum ayrıştırmasından yola çıkmaktadırlar.
Monad, Ethereum Sanal Makinesi (EVM) için yeniden tasarlanmış, yüksek performanslı bir Layer 1 blok zinciridir. Temel paralel kavramı olan pipelining’e dayanan Monad, konsensüs katmanında asenkron yürütme ve yürütme katmanında iyimser paralel yürütme özelliklerine sahiptir. Ayrıca, Monad, konsensüs ve depolama katmanlarında yüksek performanslı bir BFT protokolü (MonadBFT) ve özel bir veritabanı sistemi (MonadDB) sunarak uçtan uca optimizasyon sağlamaktadır.
Pipelining, Monad paralel yürütme kavramının temelidir. Temel fikri, blok zincirinin yürütme sürecini birden fazla bağımsız aşamaya ayırmak ve bu aşamaları paralel olarak işleyerek üç boyutlu bir boru hattı mimarisi oluşturmaktır. Her bir aşama bağımsız iş parçacıkları veya çekirdekler üzerinde çalışır, bloklar arası eşzamanlı işleme ulaşarak, nihayetinde verimliliği artırır ve gecikmeyi azaltır. Bu aşamalar şunlardır: işlem önerisi (Propose), uzlaşma sağlama (Consensus), işlem yürütme (Execution) ve blok taahhüdü (Commit).
Geleneksel blok zincirlerinde, işlem mutabakatı ve yürütme genellikle senkronize süreçlerdir ve bu seri model, performans ölçeklenmesini ciddi şekilde kısıtlar. Monad, “asenkron yürütme” aracılığıyla asenkron mutabakat katmanı, asenkron yürütme katmanı ve asenkron depolama sağlar. Bu, blok süresini ve onay gecikmelerini önemli ölçüde azaltır, sistemi daha dayanıklı hale getirir, işlem akışlarını daha ince hale getirir ve kaynak kullanımını artırır.
Temel Tasarım:
Geleneksel Ethereum, durum çakışmalarını önlemek için işlem yürütmesi için katı bir seri model kullanır. Buna karşılık, Monad “iyimser paralel yürütme” stratejisi benimseyerek işlem işleme hızını önemli ölçüde artırır.
Yürütme mekanizması:
Monad, mümkün olduğunca az değişiklik yaparak EVM kurallarına uyumlu bir yol seçer. Durum yazımlarını erteleyerek ve yürütme sırasında dinamik olarak çakışmaları tespit ederek paralellik sağlar, bu da Ethereum’un performans versiyonuna benzer. Olgunluğu, EVM ekosisteminin kolayca taşınmasını kolaylaştırır ve EVM dünyasında paralel bir hızlandırıcı görevi görür.
Monad’ın L1 konumlandırmasından farklı olarak, MegaETH, EVM ile uyumlu, modüler yüksek performanslı paralel yürütme katmanı olarak konumlandırılmıştır. Bağımsız bir L1 genel zincir olarak veya Ethereum üzerinde bir yürütme geliştirme katmanı olarak ya da modüler bir bileşen olarak hizmet edebilir. Temel tasarım hedefi, hesap mantığını, yürütme ortamını ve durumu bağımsız olarak planlanabilir minimal birimlere izole edip parçalamak, böylece yüksek eşzamanlı yürütme ve düşük gecikme yanıt yeteneklerini zincir üzerinde gerçekleştirmektir. MegaETH tarafından önerilen ana yenilikler: Mikro-VM mimarisi + Durum Bağımlılığı DAG’ı (Durum Bağımlılıklarının Yönlendirilmiş Döngüsel Olmayan Grafiği) ve modüler senkronizasyon mekanizmasıdır. Bunlar birlikte “zincir üzerinde iş parçacığı” odaklı bir paralel yürütme sistemi inşa eder.
MegaETH, “her hesap için bir mikro sanal makine (Micro-VM)” yürütme modelini tanıtır. Bu model yürütme ortamını iş parçacığına ayırır ve paralel zamanlama için en küçük izolasyon birimini sağlar. Bu sanal makineler, senkron çağrılar yerine asenkron mesajlaşma yoluyla iletişim kurar, bu da çok sayıda sanal makinenin bağımsız olarak çalışmasını ve bağımsız olarak depolanmasını sağlar, doğal paralelliği mümkün kılar.
MegaETH, hesap durumu erişim ilişkilerine dayalı bir DAG zamanlama sistemi geliştirmiştir. Sistem, her işlem sırasında hangi hesapların değiştirildiğini ve hangi hesapların okunduğunu bağımlılık olarak modelleyerek gerçek zamanlı olarak küresel bir Bağımlılık Grafiği tutar. Çatışmayan işlemler paralel olarak yürütülebilirken, bağımlılıkları olan işlemler ise bir topolojik sıraya göre sıralanacak veya ertelenecektir. Bağımlılık grafiği, paralel yürütme sürecinde durum tutarlılığını ve tekrarsız yazmayı garanti eder.
MegaETH, geleneksel EVM seri çağrılarının sorunlarını ele alarak, Aktör Modeli’nin asenkron mesajlaşmasına benzer şekilde, asenkron programlama paradigması üzerine inşa edilmiştir. Sözleşme çağrıları asenkron (tekrar etmeyen yürütme) olup, A -> B -> C sözleşmesi çağrıldığında, her çağrı engellenmeden asenkron olarak yapılır. Çağrı yığını, asenkron bir çağrı grafiğine (Çağrı Grafiği) genişler. İşlem süreci \= asenkron grafiği gezinme + bağımlılık çözümü + paralel zamanlama.
Özetle, MegaETH, mikro sanal makine kapsüllemelerini hesap bazında uygulayarak, durum bağımlılık grafiği aracılığıyla işlemleri planlayarak ve senkron çağrı yığını yerine asenkron mesaj mekanizması kullanarak geleneksel EVM tek iş parçacıklı durum makinesi modelini kırar. Bu, “hesap yapısı, planlama mimarisi ve yürütme akışı” boyutlarında tamamen yeniden tasarlanmış bir paralel hesaplama platformudur ve yüksek performanslı zincir üstü sistemlerin bir sonraki neslinin inşası için paradigmaya dayalı yeni bir yaklaşım sunar.
MegaETH, hesapları ve sözleşmeleri bağımsız bir VM’ye tamamen soyutlayarak yeniden yapılandırma yolunu seçti ve eşzamanlı yürütme zamanlamasıyla aşırı paralel potansiyeli serbest bıraktı. Teorik olarak, MegaETH’nin paralel sınırı daha yüksek, ancak karmaşıklığı kontrol etmek de daha zordur. Bu, Ethereum konsepti altında süper dağıtılmış bir işletim sistemine benzemektedir.
Monad ve MegaETH’in tasarım kavramları parçalama (sharding) ile oldukça farklıdır: parçalama, blok zincirini birden fazla bağımsız alt zincire (shard) yatay olarak böler ve her alt zincir, işlemlerin ve durumların bir kısmından sorumlu olur, tek bir zincirin sınırlamalarını aşarak ağ katmanında ölçeklenebilirlik elde eder. Oysa Monad ve MegaETH, tek bir zincirin bütünlüğünü korur ve yalnızca yürütme katmanında yatay ölçeklenebilirlik sağlar, tek zincir içinde aşırı paralel yürütme yoluyla performansı optimize eder. İkisi, blok zinciri ölçeklenebilirlik yolunda iki yönü temsil eder: dikey güçlendirme ve yatay genişleme.
Monad ve MegaETH gibi projeler, zincir üstü TPS’yi artırma temel hedefiyle verim optimizasyon yollarına odaklanıyor. Gecikmeli Yürütme ve Mikro-VM mimarileri aracılığıyla işlem düzeyinde veya hesap düzeyinde paralel işleme gerçekleştiriyorlar. Pharos Network, modüler, tam yığın paralel L1 blok zinciri ağı olarak, “Rollup Mesh” olarak bilinen ana paralel hesaplama mekanizmasına sahiptir. Bu mimari, ana ağ ve Özel İşleme Ağları (SPN’ler) arasındaki işbirliği sayesinde çoklu sanal makine ortamlarını (EVM ve Wasm) desteklerken, Sıfır Bilgi Kanıtları (ZK) ve Güvenilir Yürütme Ortamları (TEE) gibi ileri teknolojileri entegre etmektedir.
Tam Yaşam Döngüsü Asenkron Boru Hattı: Pharos, bir işlemin çeşitli aşamalarını (konsensüs, yürütme, depolama gibi) ayrıştırır ve asenkron bir işleme yaklaşımını benimser, böylece her aşamanın bağımsız ve paralel bir şekilde ilerlemesine olanak tanır ve böylece genel işleme verimliliğini artırır.
Çift VM Paralel Yürütme: Pharos, geliştiricilerin ihtiyaçlarına göre uygun yürütme ortamını seçmelerine olanak tanıyan EVM ve WASM olmak üzere iki sanal makine ortamını destekler. Bu çift VM mimarisi, sistemin esnekliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda paralel yürütme yoluyla işlem işleme yeteneklerini de geliştirir.
Özel İşlem Ağları (SPN’ler): SPN’ler, modüler alt ağlara benzer şekilde, belirli türdeki görevler veya uygulamalarla başa çıkmak üzere tasarlanmış, Pharos mimarisinin ana bileşenleridir. SPN’ler aracılığıyla, Pharos dinamik kaynak tahsisi ve paralel görev işleme gerçekleştirebilir, bu da sistemin ölçeklenebilirliğini ve performansını daha da artırır.
Modüler Konsensüs ve Yeniden Stake Etme: Pharos, birden fazla konsensüs modelini (PBFT, PoS, PoA gibi) destekleyen esnek bir konsensüs mekanizması sunar ve Restaking protokolü aracılığıyla ana ağ ile SPN’ler arasında güvenli paylaşım ve kaynak entegrasyonu sağlar.
Ayrıca, Pharos, yerel depolama motorunun yürütme modelini çoklu versiyon Merkle ağaçları, Delta Kodlama, Versiyonlu Adresleme ve ADS İtme teknolojilerini kullanarak yeniden yapılandırdı ve yüksek verimlilik, düşük gecikme ve güçlü doğrulanabilir zincir üstü işleme yetenekleri sağlayan yerel blok zinciri yüksek performanslı depolama motoru Pharos Store’u başlattı.
Genel olarak, Pharos’un Rollup Mesh mimarisi, modüler bir tasarım ve asenkron işleme mekanizması aracılığıyla yüksek performanslı paralel hesaplama yetenekleri elde eder. Pharos, “zincir üstü paralellik” için bir yürütme optimize edici olarak değil, Rollup’lar arası paralellik için bir zamanlama koordinatörü olarak hareket eder, bunun yerine SPN’ler aracılığıyla heterojen özel yürütme görevlerini üstlenir.
Monad, MegaETH ve Pharos’un paralel yürütme mimarisinin yanı sıra, EVM paralel hesaplamada GPU hızlandırmasının uygulama yollarını araştıran bazı projelerin piyasada bulunduğunu da gözlemliyoruz. Bu projeler, EVM paralel ekosistemine önemli bir tamamlayıcı ve öncü deney olarak hizmet etmektedir. Bunlar arasında, Reddio ve GatlingX iki temsili yaklaşımdır:
Ethereum EVM yürütme modeli, tasarımından bu yana, ağdaki tüm düğümler arasında durum değişikliklerinin belirleyiciliğini ve tutarlılığını sağlamak amacıyla “işlem toplam sırası + seri yürütme” tek iş parçacıklı mimarisini benimsemiştir. Ancak, bu mimarinin, sistemin verimliliğini ve ölçeklenebilirliğini sınırlayan doğuştan performans darboğazları vardır. Buna karşılık, Solana (SVM), MoveVM (Sui, Aptos) ve Cosmos SDK üzerinde inşa edilen Sei v2gibi yerel paralel hesaplama mimarisi zincirleri, baştan sona paralel yürütme için tasarlanmıştır ve aşağıdaki avantajları sunar:
Elbette, bu tür yerel paralel zincirler ekolojik uyumluluk zorluklarıyla da karşılaşmaktadır. EVM dışı mimariler genellikle tamamen yeni geliştirme dilleri (örneğin Move, Rust) ve araç zincirleri gerektirir. Bu da geliştiriciler için belirli bir geçiş maliyeti ortaya çıkarır. Ayrıca, geliştiricilerin durum erişim modelleri, eşzamanlılık sınırları ve nesne yaşam döngüleri gibi yeni kavramları da öğrenmeleri gerekir. Bunların hepsi anlamayı zorlaştırır ve geliştirme paradigmaları üzerinde daha yüksek talepler getirir.
Solana’nın Sealevel yürütme modeli, hesap tabanlı bir paralel zamanlama mekanizmasıdır ve Solana’nın zincir üzerindeki paralel işlem yürütümünü başarmak için kullandığı temel motordur. “Hesap beyanı + statik zamanlama + çoklu iş parçacığı yürütme” mekanizması aracılığıyla, akıllı sözleşme seviyesinde yüksek performanslı eşzamanlılık gerçekleştirilir. Sealevel, üretim ortamında zincir üzerindeki eşzamanlı zamanlamayı başarıyla uygulayan blok zinciri alanındaki ilk yürütme modelidir. Mimari fikirleri, birçok sonraki paralel hesaplama projesini etkilemiş, yüksek performanslı Layer 1 paralel tasarımı için bir referans paradigması olarak hizmet etmiştir.
Temel Mekanizma:
Açık Hesap Erişim Beyanı (Hesap Erişim Listeleri): Her işlem, gönderim anında ilgili hesapları (okuma/yazma) beyan etmelidir. Bu, sistemin işlemler arasında durum çatışmaları olup olmadığını belirlemesine olanak tanır.
Çatışma Tespiti ve Çoklu İş Parçacığı Zamanlaması:
Sealevel, Solana’nın paralel yürütme zamanlama motorudur; SVM ise Sealevel üzerinde inşa edilmiş akıllı sözleşme yürütme ortamıdır (BPF sanal makinesi kullanarak). Birlikte, Solana’nın yüksek performanslı paralel yürütme sisteminin teknik temelini oluştururlar.
Eclipse, Solana VM’yi modüler zincirlere (Ethereum L2 veya Celestia gibi) dağıtan bir projedir ve Solana’nın paralel yürütme motorunu Rollup yürütme katmanı olarak kullanır. Eclipse, Solana yürütme katmanını (Sealevel + SVM) Solana ana ağından ayırmayı ve modüler bir mimariye taşımayı öneren ilk projelerden biridir ve Solana’nın “süper güçlü eşzamanlı yürütme modelini” Yürütme Katmanı Hizmet Olarak modüler hale getirir. Bu nedenle, Eclipse aynı zamanda paralel hesaplama kategorisine de girmektedir.
Neon’un yaklaşımı farklıdır; EVM’yi SVM/Sealevel ortamında çalıştırmak için tanıtmaktadır. Geliştiricilerin SVM ortamında çalışan sözleşmeler geliştirmek için Solidity kullanmalarına imkan tanıyan, EVM ile uyumlu bir çalışma zamanı katmanı oluşturur, ancak zamanlama yürütmesi SVM + Sealevel kullanır. Neon, paralel hesaplamada yenilikleri vurgulamak yerine Modüler Blok Zinciri kategorisine daha fazla eğilim göstermektedir.
Özetle, Solana ve SVM, Sealevel yürütme motoruna dayanır ve Solana işletim sisteminin zamanlama felsefesi, hızlı bir şekilde yürütme yapmasına rağmen nispeten düşük esneklik ile bir çekirdek zamanlayıcısınınki ile benzerdir. Bu, yerel yüksek performanslı, paralel hesaplama genel zinciridir.
MoveVM, zincir üzerindeki kaynakların güvenliği ve paralel yürütme için tasarlanmış bir akıllı sözleşme sanal makinesidir. Temel dili Move, başlangıçta Meta (eski adıyla Facebook) tarafından Libra projesi için geliştirilmiştir ve “kaynağın bir nesne olarak” kavramını vurgulamaktadır. Tüm zincir üzerindeki durumlar, net mülkiyet ve yaşam döngüsüne sahip nesneler olarak var olur. Bu, MoveVM’nin derleme zamanında işlemler arasında durum çatışmaları olup olmadığını analiz etmesine olanak tanır, nesne düzeyinde statik paralel zamanlama yapabilmesini sağlar ve Sui ve Aptosgibi yerel paralel genel blok zincirlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Sui’nin paralel hesaplama yeteneği, benzersiz durum modelleme yaklaşımından ve dil seviyesinde statik analiz mekanizmasından kaynaklanmaktadır. Geleneksel blok zincirlerinin küresel durum ağaçları kullanmasının aksine, Sui, nesne merkezli bir durum model seti oluşturmuş ve MoveVM’in doğrusal tür sistemi ile birleştirerek, paralel zamanlamanın derleme zamanında tamamlanabilen belirleyici bir süreç olmasını sağlamıştır.
Nesne Modeli, Sui’nin paralel mimarisinin temelini oluşturur. Sui, tüm zincir üstü durumları, her biri benzersiz bir kimlik, net bir sahip (hesap veya sözleşme) ve tip tanımları olan bağımsız nesnelere soyutlar. Bu nesneler birbirleriyle durum paylaşmaz, bu da doğal bir izolasyon sağlar. Sözleşmeler, çağrıldıklarında dahil olan nesnelerin kümesini açık bir şekilde beyan etmelidir, bu da geleneksel “küresel durum ağacı” zincir üzerindeki durum bağlantı sorunlarını ortadan kaldırır. Bu tasarım, zincir üstü durumları birkaç bağımsız birime böler ve eş zamanlı yürütmeyi yapısal olarak mümkün kılan bir zamanlama önermesi haline getirir.
Statik Mülkiyet Analizi, Move dilinin doğrusal tür sistemi desteği altında uygulanan bir derleme zamanı analiz mekanizmasıdır. Bu, sistemin, işlemler gerçekleştirilmeden önce nesne mülkiyeti aracılığıyla hangi işlemlerin durum çakışmalarına yol açmayacağını çıkarsamasını sağlar ve böylece onları paralel yürütme için düzenler. Geleneksel çalışma zamanı çakışma tespiti ve geri alma ile karşılaştırıldığında, Sui’nin statik analiz mekanizması, yürütme verimliliğini önemli ölçüde artırırken, planlama karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır. Bu, yüksek verimlilik ve belirleyici paralel işleme yeteneklerinin elde edilmesinde anahtardır.
Sui, nesneler temelinde durum alanını böler ve derleme zamanı sahiplik analizi ile birleştirerek düşük maliyetli, geri alma gerektirmeyen nesne düzeyinde paralel yürütme sağlar. Geleneksel zincirlerin seri yürütmesi veya çalışma zamanı kontrollerine kıyasla, Sui yürütme verimliliği, sistem determinizmi ve kaynak kullanımında önemli iyileştirmeler sağlamıştır.
Aptos, Move diline dayanan yüksek performanslı bir Layer 1 blok zinciridir ve paralel yürütme yeteneği öncelikle kendi geliştirdiği Block-STM (Block-level Software Transactional Memory) çerçevesinden gelmektedir. Sui’nin “derleme zamanı statik paralellik” stratejisini benimseme eğiliminden farklı olarak, Block-STM, “çalışma zamanı iyimser eşzamanlılık + çakışma geri alma” dinamik zamanlama mekanizmasına aittir ve karmaşık bağımlılıklara sahip işlem setlerini ele almak için uygundur.
Block-STM, bir bloğun işlemlerinin yürütülmesini üç aşamaya ayırır:
Block-STM, “iyimser paralellik + geri alma denemesi” uygulayan dinamik bir yürütme modelidir ve durum yoğun ve mantıksal olarak karmaşık zincir üstü işlem yığın işleme senaryoları için uygundur. Aptos’un yüksek çok yönlülükte ve yüksek verimlilikte bir genel zincir inşa etmesi için paralel hesaplamanın çekirdeğidir.
Solana, mühendislik zamanlama fraksiyonudur, daha çok bir “işletim sistemi çekirdeği” gibidir. Açık durum sınırları ve kontrol edilebilir yüksek frekanslı ticaret için uygundur, bir donanım mühendisliği tarzını yansıtır ve zinciri donanım gibi çalıştırmak için tasarlanmıştır (Donanım seviyesi paralel yürütme). Aptos, sistem hata toleransı fraksiyonudur, daha çok bir “veritabanı eşzamanlılık motoru” gibidir. Güçlü durum bağlılığı ve karmaşık çağrı zincirleri olan sözleşmeler için uygundur. Sui, derleme zamanı güvenliği fraksiyonudur, daha çok bir “kaynak odaklı akıllı dil platformu” gibidir. Varlık ayrımı ve net kombinasyonlar ile zincir üzerindeki uygulamalar için uygundur. Aptos ve Sui, zinciri program dili mühendisleri olarak işletmek için tasarlanmıştır ve yazılım seviyesi kaynak güvenliğini sağlamaktadır. Üçü, Web3’te paralel hesaplamanın teknik uygulanması için farklı felsefi yolları temsil etmektedir.
Sei V2, Cosmos SDK üzerine inşa edilmiş yüksek performanslı bir ticaret genel zinciridir. Paralel yetenekleri esas olarak iki açıdan kendini göstermektedir: çoklu iş parçacıklı eşleştirme motoru ve sanal makine katmanında paralel yürütme optimizasyonu. Yüksek frekanslı, düşük gecikmeli zincir içi ticaret senaryolarına, örneğin, emir defteri DEX’leri ve zincir içi borsa altyapısına hizmet vermeyi amaçlamaktadır.
Temel Paralel Mekanizma:
Fuel, Ethereum’un modüler mimarisi temel alınarak tasarlanmış yüksek performanslı bir yürütme katmanıdır ve temel paralel mekanizması geliştirilmiş bir UTXO modelinden (Harcanmamış İşlem Çıkışı) kaynaklanmaktadır. Ethereum’un hesap modelinin aksine, Fuel varlıkları ve durumları temsil etmek için bir UTXO yapısı kullanır; bu yapı doğası gereği durum izolasyonuna sahiptir. Bu da hangi işlemlerin güvenle paralel olarak yürütülebileceğini belirlemeyi kolaylaştırır. Ek olarak, Fuel, Sway (Rust’a benzer) adında kendi geliştirdiği bir akıllı sözleşme dilini tanıtır ve işlem yürütülmeden önce girdi çatışmalarını belirlemek için statik analiz araçları ile birleştirerek verimli ve güvenli işlem düzeyinde paralel zamanlama sağlar. Performans ve modülerliği dengeleyen bir EVM alternatif yürütme katmanı olarak hizmet eder.
Aktör Modeli, ajan süreçlerini (Ajan veya Süreç) birim olarak kullanan paralel bir yürütme paradigmasıdır ve geleneksel senkron hesaplamadan, zincir üzerindeki küresel durumu (Solana/Sui/Monad gibi “zincir içi paralel hesaplama” senaryoları) farklıdır. Her ajanın kendi bağımsız durumu ve davranışı olduğunu vurgular ve asenkron mesajlar aracılığıyla iletişim kurar ve zamanlama yapar. Bu mimari altında, zincir içi sistemler çok sayıda ayrık süreci eşzamanlı olarak çalıştırabilir, güçlü ölçeklenebilirlik ve asenkron hata toleransı sağlar. Temsilci projeler arasında AO (Arweave AO), ICP (Internet Computer) ve Cartesi bulunmaktadır. Bu projeler blok zincirinin bir yürütme motorundan “zincir içi işletim sistemi”ne evrimini yönlendirmekte, AI Ajanları, çoklu görev etkileşimleri ve karmaşık mantık orkestrasyonu için yerel altyapı sağlamaktadır.
Aktör Model’ün tasarımının Sharding ile belirli yüzeysel benzerlikleri olsa da (eşzamanlılık, durum izolasyonu ve asenkron işlem gibi), temelde tamamen farklı teknik yolları ve sistem felsefelerini temsil ederler. Aktör Modeli, her bir ajanın (Actor) bağımsız olarak çalıştığı ve kendi durumunu koruduğu, mesaj odaklı bir yaklaşım aracılığıyla etkileşimde bulunduğu “çoklu işlem asenkron hesaplama”yı vurgular. Oysa Sharding, durumu ve uzlaşmayı “yatay bölümlendirme” mekanizmasıdır, tüm blok zincirini çok sayıda bağımsız alt sistem (Shard) halinde bölerek işlem yapar. Aktör Modeli, Web3 dünyasında “dağıtılmış ajan işletim sistemi”ne daha çok benzerken, Sharding, zincir üstü işlem işleme yetenekleri için yapısal bir ölçeklenme çözümüdür. Her ikisi de eşzamanlılık sağlar, ancak başlangıç noktaları, hedefleri ve yürütme mimarileri farklıdır.
AO, büyük ölçekli asenkron ajanların çalışmasını destekleyen zincir üstü bir işletim sistemi inşa etme temel hedefiyle, Arweave kalıcı depolama katmanında çalışan merkeziyetsiz bir hesaplama platformudur.
Temel Mimari Özellikler:
AO, esnekliği ve modüler ayrıştırmayı vurgulayan aşırı bir “yerel akıllı yapı + depolama odaklı + zincir-sız mimari” yaklaşımını takip etmektedir. Bu, “depolama katmanının üzerine inşa edilmiş mikro çekirdek çerçevesi”dir ve kasıtlı olarak daraltılmış sistem sınırları ile hafif hesaplama ve birleştirilebilir kontrol yapılarını vurgulamaktadır.
ICP, DFINITY tarafından başlatılan Web3 yerel tam yığın zincir üstü uygulama platformudur. Zincir üstü hesaplama yeteneklerini Web2 benzeri bir deneyime genişletmeyi hedeflemekte olup, tam hizmet barındırma, alan bağlama ve sunucusuz mimariyi desteklemektedir.
Temel Mimari Özellikleri:
ICP, ağır bir platform, entegre kapsülleme ve güçlü platform kontrol işletim sistemi paradigması seçiyor. Entegre konsensüs, yürütme, depolama ve erişim ile “Blok Zinciri İşletim Sistemi” sunuyor. Tam hizmet barındırma yeteneklerine vurgu yapar ve sistem sınırı tam yığın bir Web3 barındırma platformuna genişler.
Ayrıca, Aktör Modeli paradigmasına dayanan diğer paralel hesaplama projeleri aşağıdaki tabloya bakabilir:
Sanal makine mimarisi ve dil sistemlerindeki farklılıklar temel alınarak, blok zinciri paralel hesaplama çözümleri kabaca iki kategoriye ayrılabilir: EVM tabanlı paralel geliştirme zincirleri ve yerel paralel mimari zincirleri (EVM dışı).
Birincisi, yürütme katmanının derin optimizasyonu sayesinde daha yüksek verim ve paralel işlem yetenekleri elde ederken EVM/Solidity ekosistemi ile uyumluluğunu korur. Ethereum varlıklarını ve geliştirme araçlarını miras almak ve aynı zamanda performans atılımları gerçekleştirmek istenen senaryolar için uygundur. Temsilci projeler şunlardır:
İkincisi, Ethereum uyumluluğunun sınırlamalarından tamamen kurtulmakta, sanal makine, durum modeli ve zamanlama mekanizmasından yürütme paradigmasını yeniden tasarlayarak yerel yüksek performanslı eşzamanlılık yeteneklerini elde etmektedir. Tipik alt sınıflar şunlardır:
Ayrıca, Aktör Modeli, daha geniş bir paralel sistem olarak, Wasm veya özel VM’ler temelinde asenkron bir süreç zamanlama mekanizması aracılığıyla “çoklu ajan bağımsız operasyon + mesaj odaklı işbirliği” zincir üstü yürütme paradigması inşa eder. Temsilci projeler şunları içerir:
Yukarıdaki mantığa dayanarak, mevcut başlıca paralel hesaplama genel zinciri çözümlerini aşağıdaki grafikte gösterilen sınıflandırma yapısına göre sınıflandırabiliriz:
Daha geniş bir ölçeklendirme perspektifinden bakıldığında, sharding ve Rollup (L2), sistemin yatay ölçeklenmesini durum parçalama veya zincir dışı yürütme yoluyla sağlamaya odaklanırken, paralel hesaplama zincirleri (Monad, Sui, Solana gibi) ve aktör odaklı sistemler (AO, ICP gibi) doğrudan yürütme modelini yeniden inşa ederek zincir veya sistem seviyesinde yerel paralellik elde etmeyi amaçlar. Birincisi, çok iş parçacıklı sanal makineler, nesne modelleri ve işlem çatışma analizi gibi yöntemlerle zincir içi verimliliği artırırken; ikincisi, süreçleri/ajanları temel birim olarak kullanır ve birden fazla ajanın eş zamanlı çalışmasını sağlamak için mesaj odaklı ve asenkron yürütme yöntemlerini benimser. Karşılaştırıldığında, sharding ve Rollup, daha çok “yükü birden fazla zincire dağıtmak” veya “zincir dışına dış kaynak kullanmak” gibi bir yaklaşım sergilerken; paralel zincirler ve aktör modeli, “performans potansiyelini yürütme motorundan kurtarmak” ile ilgilidir ve daha derin bir mimari evrim yönünü yansıtır.
Çoğu yerel paralel mimari zincirinin artık ana ağ lansman aşamasına girdiğini belirtmek gerekir. Genel geliştirici ekosistemi hala EVM tabanlı Solidity sistemi ile karşılaştırılabilir değilken, yüksek performanslı yürütme mimarisi ve ekolojik uygulamaların kademeli olarak gelişmesiyle temsil edilen Solana ve Sui gibi projeler, önemli piyasa dikkatini çeken temel halka açık zincirler haline gelmiştir.
Buna karşılık, Ethereum Rollup (L2) ekosistemi “birçok zincirin piyasaya sürülmek üzere koştuğu” veya hatta “aşırı kapasite” aşamasına girmiş olsa da, şu anda başlıca EVM uyumlu paralel geliştirme zincirleri hala genel olarak testnet aşamasındadır ve henüz ana ağ ortamında gerçek bir doğrulamadan geçmemiştir. Ölçeklenebilirlik yetenekleri ve sistem kararlılığı daha fazla incelemeye ihtiyaç duymaktadır. Bu projelerin EVM performansını önemli ölçüde artırıp ekolojik evrimi uyumluluktan ödün vermeden teşvik edip edemeyeceği veya bunun yerine Ethereum’daki likidite ve gelişim kaynaklarının daha fazla farklılaşmasını mı artıracağı henüz belirsizdir.
Bu makale, TechFlow kaynağından alıntılanmıştır. İçeriğin tüm telif hakları yazarı XX’e aittir. Telif haklarına ilişkin sorularınız için bizimle iletişime geçebilirsiniz.