并行化的另一种赌注
大多数并行区块链要求开发者或用户预先声明交易将涉及哪些数据。而 Aptos 则采取了相反的策略。其执行引擎 Block-STM 乐观地假设区块中的所有交易都是独立的,并在没有任何事先依赖声明的情况下同时运行它们。
Block-STM 乐观地假设所有交易都是独立的,并行执行它们,并记录它们的读写集。随后,这些集合被用于验证结果——如果某笔交易未通过验证,则会触发重新执行。
最终输出结果与按区块预设顺序逐一处理每笔交易的结果完全相同,从而在保证确定性的同时不牺牲速度。Block-STM 强制要求执行结果与按预设顺序执行交易一致,并利用该顺序动态检测依赖关系。其核心是一种新颖且低开销的协作式调度器,用于协调执行与验证任务。
权衡:负载下的竞争
当交易涉及网络状态的不同部分时,这种方法表现良好,这覆盖了大多数日常活动。Block-STM 并非预先确定哪些交易存在冲突,而是先投机性地并行执行区块中的所有交易,随后检测冲突,并仅重新执行那些触及重叠状态的交易。对于大多数交易相互独立的工作负载,这种方式无需显式所有权追踪即可实现高吞吐量。
但代价在繁忙时期显现出来。Block-STM 在低竞争工作负载下表现出色,但在高竞争情况下因频繁重新执行而陷入困境。当共享状态被高度争夺时,重新执行的开销会增加。这是一种权衡,无论是 Aptos Labs 还是独立研究人员都公开承认这一点。
该设计与 Solana 和 Sui 采用的方法截然不同。在软件事务内存中,交易无需显式声明依赖关系。虽然用户以前在创建交易时需要声明依赖关系,但 Aptos 的并行引擎已取消这一要求。相比之下,Sui 按交易目标对象对交易进行分组,并在验证节点机器上并行处理这些组——这种模式将冲突解决前置,而非事后投机性地解决。
在基准测试条件下,Block-STM 在低竞争工作负载下相比顺序执行可实现高达 20 倍的加速,在使用 32 个线程的高竞争工作负载下可实现 9 倍的提升。这些增益能否在真实需求的大规模场景下保持,仍是 Aptos 网络面临的核心问题。
APT
SOL
SUI

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