— L1扩容新解：并行执行的潜力与局限 —

编译：xiaozou，金色财经

并行执行被视为区块链扩容和大规模采用的关键，可能会吸引「数十亿用户」。但它真的有那么神奇吗？让我们来看看它的实际效果和限制。

为什么要关心状态增长管理？

状态增长管理对所有 L1 来说都是一个关键问题，因为它直接影响到开发者的体验、用户的费用以及验证者的奖励。对于并行化 VM（虚拟机）来说，只有不更新相同状态的交易才能并行运行。为了避免冲突，交易必须按顺序排序。这意味着，如果 50% 的交易涉及相同状态，那么并行执行只能对剩余的 50% 独立交易有利。这听起来有点复杂，但其实就是说，并行执行并不是万能的，它有自己的限制。

并行执行的两种主要类型

并行执行有两种主要类型：确定性类型和乐观类型。确定性类型通过预定义的访问列表来映射交易依赖关系，VM 会跟踪交易对存储和余额的依赖，以防止状态冲突。Solana 和 Sui 就是这种类型的代表。乐观类型则假设交易不会发生冲突，并行运行或顺序再执行所有交易。这种方法不需要访问列表，简化了开发过程，Monad、MegaETH、Aptos 和 Sei 等公链都采用了这种做法。两种方法各有优劣，但都试图解决并行执行的挑战。

以太坊的顺序执行

以太坊的验证者需要至少 8GB RAM 和 2.8 GHz 四核 CPU，但 EVM 却使用单核执行交易，这表明它并没有充分利用硬件资源。EVM 无法并行执行交易，主要是因为它缺乏识别具有共享状态依赖关系的交易的机制，同时它使用 RockDB 和 Merkle Patricia Trees 存储状态数据，并发读写比较复杂。这就像开着一辆跑车，却只能用一个引擎一样，实在是有点浪费资源。

单独的并行执行并不能维持网络的使用，状态增长和状态访问是下一个扩容瓶颈。并行执行的好处可能被夸大了，因为每区块只有部分选定交易才能并行执行。在网络拥塞期间，这种情况变得非常明显，因为依赖关系重叠会减少加速增益。比如，区块 20000006 的速度提高了 6 倍，而区块 20434947 的速度只提高了 1.7 倍。这就像在高速公路上开车，有时候你能飞速前进，有时候却只能慢慢挪动。

来自 Ghost 的数据显示，对 2024 年 6 月初的 20M 区块到 20.1M 区块之间的 10 万个区块的评估表明，顺序依赖关系最小的区块在并行处理情况下执行速度更快。这就像在做拼图，拼图块之间联系越少，拼起来就越快。

状态增长和状态访问问题

区块链的状态包括账户、各账户余额、nonces 和合约信息。随着交易频繁以及新合约的出现，特别是在像 ETH 这样复杂的系统中，链状态在持续扩展。这就像一个不断增长的数据库，每次交易都在增加新的数据，管理起来越来越复杂。

状态管理的经济焦点

Solana、Sui 或 Aptos 等公链使用状态租金（state rent）等机制，对最佳的状态增长管理提供经济激励。它们通过在交易期间向用户收取存储费，防止验证者和用户支付更高的存储成本。这就像租房一样，你得为你占用的空间付费，这样才能保持整个系统的健康运行。

状态管理的技术焦点

大多数技术方法都围绕着高效的数据库结构展开，这些数据库结构支持使用更优的 Merkle 树结构进行异步读写操作。Delphi Digital 研究员 Muhammad Yusuf 表示：「并行化是一个已决问题。各链将争相支持更强大的设置和更快的虚拟机。但要真正取得长期成果，就需要强劲的状态增长和准入管理机制。」这就像在建造一座大楼，不仅需要坚固的结构，还需要有效的管理系统来维持它的运转。