Solana - Solayer InfiniSVM

通过硬件加速扩展为轻松的未来奠定基础

主要内容

• 以太坊倾向于使用 Rollup 和 Layer 2 进行模块化扩展，而 Solana 的设计要求采用一种保持其核心效率的方法。
• 模块化已成为一个探索的话题，但它也引发了可组合性的问题。
• 还在探索几种实验方法，例如使用 Solana 作为执行的基础层的 RollApps。
• 在所有这些之中，Solayer Chain 作为一种在不牺牲其核心设计的情况下扩展 Solana 的解决方案而出现。

介绍

如果网络费用在拥塞期间飙升，那么成为“最快的”链条毫无意义。

Memecoin 狂热使 Solana 陷入混乱，再次暴露了即使是性能最高的链条的局限性。它强调了对可扩展性解决方案的迫切需求 —— 无论是通过 SVM 进步、Layer 2 还是甚至 RollApps。

但问题是：这些都不一定会改变 Solana 的整体性。相反，它提出了令人不安的问题：Solana 如何在不牺牲其核心设计的情况下进行扩展？L2 是否是正确的解决方案，还是仅 SVM 就足以处理未来的可扩展性问题？如果 RollApps 进入等式，它们会增强还是分裂生态系统？

由于 Solana 不断突破作为高性能区块链的界限，因此所有这些都是紧迫的问题。虽然 SVM 的进步承诺无缝扩展，但 Layer 2 和 RollApps 引入了可以重塑网络架构的替代路径。

争论的焦点不是可扩展性，而是权衡。

这就是 infiniSVM 出现的地方，它提供了一种将硬件加速与并行执行相结合的不同方法，可能会改变 Solana 的扩展方式，而不会影响其核心设计。

与基于软件的优化不同，硬件加速扩展将工作负载分配到微服务和专用硬件（如 GPU）上，从而显著提高吞吐量并减少延迟。

“……我们也研究了许多解决方案，例如 @jito_sol、@bloxroute 等项目都有很好的方法来解决 Solana 拥塞问题。

但我们相信，最终目标不是进一步的软件优化或通过支付更多费用来争夺区块空间。区块链应该是一种像互联网一样的公共基础设施：“无限、快速、廉价且可访问”。 来自 Solayer Labs 创始工程师 Chaz 的 X。

在本文中，我们将介绍：infiniSVM 是什么，深入研究硬件卸载，以及为什么 infiniSVM 是下一个大事件。

Solayer Chain：InfiniSVM 的崛起

Solana 通过使用诸如优先级费用、权益加权服务质量 (QoS)，甚至减少每个交易使用的计算单元 (CU) 的数量，以便在同一区块容量中处理更多交易等替代方案，展示了垂直扩展的能力。但是，这种方法有其局限性：

• Solana 上的验证者已经需要大量的计算能力才能满足需求。
• 在高负载下，CPU 利用率徘徊在 30% 左右，而通过软件优化获得的进一步收益根本不够。
• 尽管有高级的交易执行和状态管理，但有效的区块空间利用仍然是一个问题。

像以太坊的 Layer 2 或通用 Rollup 这样的水平扩展解决方案尝试在单独的链上处理交易，然后再将最终结果发布回 Layer 1。它还提高了吞吐量，但会分割流动性并削弱可组合性。Solana 的整体式设计维护了一个单状态机以实现无缝执行，但需要硬件加速来维持其性能提升。

为了解决这个问题，Solayer 引入了 InfiniSVM（无限可扩展虚拟机），这是一种执行环境，它通过硬件卸载和混合的权威证明和权益证明 (PoAS) 共识机制来增强区块链性能。

PoAS 是如何工作的？

1. 排序器主导的交易批处理

交易被分组成分片（小数据块），并标有插槽号和帐户版本。

不是在 Solana 上发布完整的交易数据，而是仅存储一个小的哈希摘要，从而减少拥塞和成本。

2. 去中心化证明者验证

然后，证明者（验证者）重建交易状态，检查是否有遗漏的数据，并验证计算的交易效果。

如果一切正常，他们会投票批准交易。51% 的多数票完成它。

接下来是有趣的地方

3. 处理欺诈和审查

如果排序器提交无效交易，证明者将检测到不匹配并拒绝它们。

如果排序器反复行为不端，则会通过 PoA 投票将其删除并替换。

如果排序器尝试审查交易，用户可以绕过它并直接提交给 Solana。

4. 有效的验证者选择和激励

证明者以循环方式（如在小组讨论中）选择，以防止过载。

任务被分配到多个节点上，以确保可扩展的验证。

证明者还会获得奖励，但如果他们不活动或有恶意行为，则会面临处罚。

PoAS 如何工作的表示，来源：docs.solayer.org

与依赖于 Layer 2 或 Rollup 的传统模块化扩展解决方案不同，InfiniSVM 确保所有交易都保持在单个原子状态内，从而保留了 Solana 的可组合性并在此过程中释放了巨大的可扩展性。

“……在这种最终状态下，任何 Layer 2、侧链或零知识 valadium 都是相同的东西。它们是无法确保与 Layer 1 状态的其他部分进行原子组合的外部执行环境。 像侧链、数据可用性验证桥和零知识证明 valadium 这样的技术是创新且受欢迎的，但它们不会扩展原子全局状态机……” 来自 Solana labs 的联合创始人兼首席执行官 Anatoly Yakovenko 的 X。

此外，Solayer Chain 还引入了对 hooks、跨链合约调用、巨型交易、无缝钱包集成和基于 OAuth 的签名器的原生支持，从而将自己定位为最用户友好、具有 1M+ TPS 和 100Gbps+ 网络带宽的高性能区块链。

硬件卸载：深入研究

区块链交易处理是高度计算密集型的，受到 CPU 开销和内存问题的限制。通过将密集的计算任务从 CPU 转移到专用硬件组件，InfiniSVM 消除了这些低效率，从而实现了非同寻常的交易处理时间。

这减少了延迟并提高了吞吐量，使其成为高性能去中心化系统的理想选择。

什么是硬件卸载？

硬件卸载是将计算密集型操作委托给专用硬件加速器，而不是仅仅依赖于通用 CPU 的做法。它减少了 CPU 负载，从而可以更快、更高效地处理交易。

InfiniSVM 使用四种关键的硬件卸载技术：

• 远程直接内存访问 (RDMA)：消除 CPU 参与内存传输。
• 现场可编程门阵列 (FPGA)：加速交易调度和执行。
• RDMA 网络接口卡 (RNIC)：增强网络处理和安全性
• 软件定义网络 (SDN)：将网络控制与硬件分离。

这些专用组件比通用 CPU 更有效地执行重复的、对延迟敏感的操作，以亚毫秒级的时间处理交易。

RDMA x RNIC

来源：docs.solayer.org

Solayer 集成了 infiniBand —— 一种通过 RDMA 提供卓越数据传输速率的网络技术，使你的设备能够满足数据密集型工作负载的需求。 这导致：

• 跨网络的纳秒级内存访问
• 降低 CPU 利用率，从而为其他任务提供更多周期。
• 降低网络拥塞，从而提高整体系统效率。

RDMA 通过 RNIC 工作，以实现节点之间的零复制数据移动，从而绕过 CPU 和操作系统 (OS) 内核。

并且所有内存都必须在 RNIC 上注册，以维护虚拟到物理地址转换以实现安全访问。

通过消除传统的 TCP/IP 开销，RDMA 可确保快速的跨节点状态同步，这对于在分布式环境中保持区块链一致性是必需的。

一张显示 RDMA 和 RNIC 工作原理的图片，来源：docs.solayer.org

这意味着，随着 CPU 利用率的降低，更多的处理能力可用于共识机制和关键的区块链操作，如交易验证。

随着越来越多的节点加入网络，系统仍然响应迅速且异常平静。

SDN x FPGA

SDN 如何将数据平面与控制平面分离的表示，来源：docs.solayer.org

软件定义网络 (SDN) 将数据平面与控制平面分离，从而可以通过中心化控制器实现网络可编程性。此控制器分为两个主要的 API：

• 北向 API：与更高级别的应用程序和网络编排系统接口。
• 南向 API：它使用 OpenFlow 或 P4Runtime 等协议与网络硬件（交换机、路由器）进行通信。

通过将网络接口与硬件分离，SDN 可确保实时流量优化、更快的交易处理和区块链基础设施的可扩展部署。

这在完成交易中起什么作用？

在预执行之后，交易通过 InfiniBand 发送到排序器，以进行状态跟踪和排序。

排序器使用 SDN 交换机和 FPGA 加速将交易分为两个执行路径：

1. 简单路径：如果所有相关的帐户都处于其最新状态，则该交易将绕过额外的验证。
2. 复杂路径：如果至少一个帐户已更新，则该交易将进入本地内存池以进行排序和重新执行。

对于简单路径交易，RDMA 直接以接近零延迟的方式更新状态。

对于复杂路径交易，RDMA 调度状态更改以确保在执行之前进行公平的排序和一致性。

一旦状态更改完成，系统就会通过传播证明 (PoP) 网络在全球范围内广播 Solana 基础层上的交易，从而确保数据可用性和最终性。

只需将所有这些想象成一个建筑项目中的劳动分工，其中土木工程师 (infiniSVM) 不会进行该项目所需的材料的繁重搬运工作。相反，他会将任务委托给他的队友（SDN、FPGA、RDMA、RNIC）以帮助更快地完成项目。

为什么 InfiniSVM 是下一个大事件

Solayer 以硬件为中心的方法代表了区块链扩展的一个转变。它旨在将区块链基础设施打造为高速、低成本的公用设施，而不是通过 gas 竞价战或进一步的软件优化来争夺区块空间。

这符合更广泛的行业向去中心化计算的趋势，在这种趋势中，可扩展性不会影响可组合性或可访问性。

以下是 infiniSVM 成为下一个大事件的原因：

• SVM 兼容性：作为开发人员，你可以利用当今最大和最快的区块链生态系统，每个 Solana dApp 都可以轻松地与 Solayer 集成。
• 通过链抽象实现无缝的用户体验：无需手动桥接即可轻松地将用户引导到 Solayer 上。
• 没有碎片化的统一层：所有应用程序都位于共享的全局层上，以防止碎片化，同时允许应用程序独立扩展。
• 无限扩展的 Solana：Solayer 旨在水平扩展 Solana，具有可以随着使用量增加或减少的弹性网络吞吐量。
• AI 代理的安全港：InfiniSVM 允许网络容量处理接下来的 10 亿用户以及将为他们提供服务的大量 AI 代理。
• 你的首选游戏中心：它为游戏系统提供了完美的环境，从而为游戏玩家提供了身临其境的体验。

结论

随着区块链采用的增长，可扩展性问题将继续存在。传统的垂直扩展面临硬件限制，而水平扩展解决方案则引入了碎片化。

但是，InfiniSVM 通过将硬件加速与混合共识机制相结合，提出了一种新的替代方案，从而使 Solayer Chain 能够维持单个状态机，同时实现非凡的性能。

有了这个，InfiniSVM 将自己定位为下一代扩展的基础。

阅读更多：docs.solayer.org

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来源

1. solayer_infinisvm_litepaper.pdf
2. https://docs.solayer.org/infinisvm/infinisvm/overview
3. https://medium.com/@neon_evm/say-hello-to-rollapps-on-solana
4. https://neonevm.org/blog/Exploring-SVM-Scalability-Solutions-With-Demand-driven-Modularity
5. https://news.bitcoin.com/solana-embraces-a-path-to-scalability-approves-modest-block-limit-increase

• 原文链接： medium.com/@dlazyresearc...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～