Если вы следите за миром криптовалют, вы знаете, что блокчейн Solana отличается исключительной производительностью, а также чрезвычайно низкими комиссиями за транзакции. Всё это, частично, возможно благодаря виртуальной машине Solana (SVM), которая лежит в основе его работы.
Что такое виртуальная машина Solana (SVM)? Как она работает? Это то, что вы узнаете в этой статье.
Что такое виртуальная машина
Виртуальная машина (VM: virtual machine) – это просто программное обеспечение, имитирующее компьютер. Оно позволяет запускать программы так, как если бы это был настоящий физический компьютер. В контексте блокчейнов виртуальные машины фактически отвечают за выполнение смарт-контрактов и обработку транзакций безопасным и, прежде всего, децентрализованным способом.
Важно понимать, что виртуальные машины работают путём преобразования кода смарт-контрактов в инструкции, понятные машинам сетевых валидаторов. Таким образом, этот процесс гарантирует, что транзакции точно и безопасно изменяют состояние блокчейна. На самом деле, на каждом узле сети работает изолированная версия виртуальной машины, что повышает устойчивость и безопасность сети, поскольку не существует единой точки отказа.
Как вы уже поняли, виртуальные машины, по меньшей мере, необходимы в блокчейнах. Без них они просто не могли бы нормально функционировать. Они позволяют выполнять смарт-контракты – автономные программы, которые автоматически выполняют действия при выполнении определенных условий.
Например, смарт-контракт может автоматически переводить средства при подтверждении контракта на покупку. Без виртуальной машины запуск таких программ в децентрализованной среде был бы невозможен. Кроме того, виртуальные машины позволяют обрабатывать большое количество транзакций одновременно, что имеет решающее значение для масштабируемости и эффективности сетей блокчейнов.
Виртуальная машина Solana (SVM): что это такое
Виртуальная машина Solana (SVM) функционирует как среда исполнения смарт-контрактов. Другими словами: SVM – это среда, в которой выполняются смарт-контракты Solana.
Мы можем рассматривать её как «программный механизм», который преобразует инструкции смарт-контракта в конкретные действия в блокчейне. Беря код смарт-контрактов и переводя его в инструкции, понятные сетевым узлам, SVM естественным образом обеспечивает бесперебойную работу транзакций и децентрализованных приложений (dApps) на Solana.
Давайте быстро рассмотрим основные характеристики SVM:
- Язык программирования Rust. SVM использует язык программирования Rust. Преимущество Rust в том, что он помогает предотвратить распространенные ошибки программирования и позволяет эффективно управлять ресурсами.
- Параллельная обработка. Одной из наиболее примечательных особенностей SVM является способность выполнять транзакции параллельно, в отличие от многих других блокчейнов, которые обрабатывают транзакции последовательно.
- Распределенная архитектура. SVM работает в распределенной архитектуре (работает в сети узлов-распределителей), где каждый узел в сети запускает свой собственный экземпляр виртуальной машины.
Давайте вернёмся к тому, как работает SVM:
Как работает SVM
Когда вы развертываете смарт-контракт на Solana, этот контракт распространяется на все узлы сети. Каждый узел запускает свой собственный экземпляр SVM.
Вот как это происходит:
- Ретрансляция кода: смарт-контракт, написанный на Rust или C, компилируется в байт-код BPF (Berkeley Packet Filter). Этот формат понятен машинам-валидаторам.
- Распространение: после компиляции смарт-контракт отправляется на все узлы.
- Выполнение: когда транзакция требует выполнения смарт-контракта, SVM использует предварительно скомпилированный собственный код контракта. Эти инструкции затем выполняются параллельно на процессорах узлов валидатора, координируясь движком Sealevel (подробнее ниже) для оптимизации эффективности и предотвращения конфликтов.
Следует понимать, что для того, чтобы транзакция была завершена на Solana, она должна быть проверена узлом-лидером (производителем блока) и подтверждена валидаторами посредством процесса консенсуса. Таким образом, пользователи отправляют свои транзакции, которые затем отправляются на узел RPC, который затем передаёт их текущему узлу-лидеру (производителю блоков).
После проверки транзакции изменяют состояние блокчейна, то есть записи счетов, балансов и других данных.
Обратите внимание, что эти изменения распространяются на все узлы, которые обновляют свои локальные копии блокчейна.
Но, вернёмся к существенному моменту: как SVM удаётся параллельно обрабатывать несколько транзакций?
Sealevel: секретное оружие SVM
Именно благодаря технологии SVM Sealevel Solana может обрабатывать транзакции параллельно посредством, так называемого, «горизонтального масштабирования». Проще говоря, Sealevel – это механизм, который позволяет Solana обрабатывать несколько транзакций одновременно, тем самым увеличивая скорость и эффективность сети.
Так что да, параллельная обработка лежит в основе Sealevel. В отличие от многих блокчейнов, которые обрабатывают транзакции одну за другой, Solana благодаря Sealevel может выполнять несколько транзакций одновременно.
Вот как это работает:
- Анализ транзакций: Sealevel проверяет входящие транзакции, чтобы определить те, которые могут быть обработаны одновременно. Если две транзакции не взаимодействуют с одними и теми же данными, они могут выполняться параллельно.
- Выполнение: транзакции распределяются между различными ядрами процессора узлов валидатора. Это помогает увеличить количество транзакций, обрабатываемых в секунду (TPS), что делает Solana чрезвычайно быстрой.
Управление конфликтами необходимо для того, чтобы параллельная обработка работала без ошибок.
Sealevel эффективно справляется с этим:
- Идентификация зависимостей: Sealevel идентифицирует транзакции, которые влияют на одни и те же данные. Если две транзакции пытаются изменить одни и те же записи, они должны выполняться в определенном порядке, чтобы избежать ошибок.
- Планирование: зависимые транзакции планируются последовательно, тогда как независимые транзакции могут выполняться параллельно. Это гарантирует, что изменения в блокчейне будут последовательными и бесконфликтными.
Как вы, наверное, поняли, Sealevel ускоряет обработку транзакций, обеспечивая по-настоящему эффективный параллелизм, не влияя при этом на целостность и согласованность данных в Solana.
Сравнение SVM против EVM: в чём технические различия
| Характеристика | SVM (виртуальная машина Solana) | EVM (виртуальная машина Ethereum |
|---|---|---|
| Язык программирования | Rust, С, С++ | Solidity |
| Обработка транзакций | Параллельно (через Sealevel) | Последовательно |
| Пропускная способность транзакций (TPS) | Очень высокая (до 50 тысяч TPS) | Ограниченная (около 15-30 TPS) |
| Архитектура | Распространяется с помощью отдельных экземпляров | Распределенная, но с последовательной обработкой |
| Комиссия за транзакцию | Слабая, локализованная по смарт-контракту | Высокая, глобально зависящая от сети |
| Масштабируемость | Очень высокая, масштабируется в зависимости от количества узлов | Ограниченная, частая перегрузка |
| Безопасность | Высокий, благодаря изоляции экземпляров | Высокая, но с риском перегрузки |
SVM и EVM (виртуальная машина Ethereum) различаются, в основном, методом обработки транзакций. С одной стороны, SVM использует параллельную обработку благодаря Sealevel, что позволяет ей управлять большим количеством транзакций одновременно. Это приводит к очень высокой пропускной способности и низким комиссиям за транзакции.
С другой стороны, EVM обрабатывает транзакции последовательно. И этот механизм ограничивает её пропускную способность и может привести к высоким комиссиям за транзакции в периоды высокой активности.
С точки зрения безопасности обе системы очень сильны, но SVM выигрывает от изоляции экземпляров, что минимизирует риск общего сбоя.
Каковы технические проблемы, связанные с SVM
Есть две основные проблемы, связанные с работой виртуальной машины Solana, а именно сложность параллельной обработки, а также кривая обучения Rust:
- Сложность параллельной обработки. Параллельной обработкой, так сказать, сложно управлять. Sealevel должна определить, какие транзакции могут выполняться параллельно. Для такого детального управления зависимостями требуется Sealevel.
- Кривая обучения Rust. Язык программирования Rust; хотя он и очень эффективен, но требует более крутой кривой обучения по сравнению с такими языками, как Solidity, используемыми EVM. Поэтому, используя этот язык, разработчикам приходится тратить время на освоение Rust, что может замедлить первоначальную разработку новых приложений.
В конечном итоге, виртуальную машину Solana (SVM) можно считать сердцем сети Solana, без которой блокчейн просто не смог бы функционировать. Благодаря параллельной обработке и использованию языка Rust SVM позволяет быстро, безопасно и с низкими затратами управлять большим количеством транзакций.
