BlocoSTM e MemIAVL Aumentando a Cadeia Cronos

! ### Desempenho

A eficiência da execução de transações é crucial para a escalabilidade e experiência do usuário para redes blockchain. Alta taxa de transferência (the número de transações por second) e baixa latência (quick confirmação times) permitir uma experiência dApp suave, mesmo sob uso intenso. Para oferecer uma melhor experiência aos usuários, a equipe de desenvolvimento do Cronos trabalhou diligentemente para otimizar o desempenho, a fim de atender à crescente demanda. Duas inovações importantes que têm desempenhado um papel importante na melhoria do processamento de transações e gestão de estado no Cronos são o BlockSTM e o MemIAVL.

Essas inovações foram co-contribuídas e projetadas para beneficiar o ecossistema mais amplo do Cosmos e já inspiraram adoção em outros lugares.

Visão Geral do BlockSTM

O BlockSTM ( Memory) Transacional de Software de nível de bloco é um mecanismo de execução paralela que traz simultaneidade ao processamento de transações no Cronos. Tradicionalmente, os nós de blockchain processam transações sequencialmente, o que pode criar gargalos de desempenho. O BlockSTM melhora isso, permitindo que várias transações sejam executadas simultaneamente dentro de um bloco. Ao aproveitar o STM, uma técnica otimista de controle de simultaneidade, o BlockSTM garante que os conflitos sejam tratados automaticamente e só sejam revertidos quando necessário.

Esse paralelismo faz melhor uso dos recursos de CPU multi-core, aumentando significativamente a taxa de transferência e reduzindo a latência. A equipe Cronos introduziu uma estrutura de benchmarking configurável para avaliar os ganhos de desempenho em diferentes tipos e ambientes de transação. Como compartilhado em um post anterior, em testes internos, a cadeia Cronos atingiu níveis de taxa de transferência de até 60.000 TPS, em comparação com uma linha de base de ~100 TPS. Mesmo em configurações de vários nós, o aumento de desempenho permaneceu substancial.

! O BlockSTM também reduz o tempo de processamento do bloco, o que, por sua vez, suporta intervalos de bloco mais baixos e uma finalidade mais rápida. Durante o benchmarking, tornou-se evidente que o motor de execução ultrapassou o gerador de carga, indicando mais espaço para crescimento com futuras melhorias nas ferramentas. Estes resultados estão documentados no relatório de avaliação comparativa v1.4.

Visão Geral do MemIAVL

Enquanto o BlockSTM se concentra na velocidade de execução, o MemIAVL (short para Memory IAVL) aborda a eficiência do armazenamento de estado e compromisso. Em cadeias baseadas no Cosmos SDK, o estado do aplicativo é tradicionalmente gerenciado por uma árvore IAVL. No entanto, a implementação IAVL original pode se tornar um gargalo devido à sobrecarga de gravações de disco frequentes e atualizações profundas de árvore.

MemIAVL é uma implementação alternativa codesenvolvida pelas equipes Cosmos e Cronos. Ele otimiza o desempenho armazenando o estado de trabalho na memória, usando instantâneos mapeados na memória e registrando conjuntos de alterações por meio de um (WAL) de log write-ahead. Isso melhora drasticamente a velocidade de confirmar alterações de estado e restaurar instantâneos.

Testes mostraram que com MemIAVL:

• Os tempos de restauração de snapshots de estado diminuíram de 16 horas para 5 minutos
• A latência de compromisso de bloco caiu mais de 10x
• Conjuntos de alterações arquivados são até 100x menores do que árvores históricas completas

O MemIAVL é particularmente adequado para nós podados que não mantêm o estado histórico completo. Ele funciona em conjunto com o VersionDB do Cronos, que lida com consultas de dados históricos. Para obter mais detalhes, consulte a documentação e o repositório do MemIAVL.

Um esforço colaborativo e impacto

Embora a equipa do Cronos tenha iniciado e implementado essas tecnologias, elas foram concebidas para serem modulares e abertas. A comunidade do Cosmos SDK demonstrou interesse em incorporar o BlockSTM, e o MemIAVL inspirou esforços semelhantes. Notavelmente, a equipa do Sei adotou um design inspirado no MemIAVL para a sua própria camada de compromisso de estado.

A implementação do BlockSTM e do MemIAVL pelo Cronos está disponível como código aberto na base de código do BlockSTM, resultados de benchmark e documentação do MemIAVL. Estas contribuições visam fortalecer não apenas o Cronos, mas também ajudar a estabelecer as bases para melhorias de desempenho em outras cadeias do Cosmos SDK.

Para desenvolvedores e parceiros do ecossistema, os benefícios são claros:

• Maior capacidade de processamento permite aplicações de alto volume, como plataformas de negociação DeFi ou jogos em tempo real
• A menor latência melhora a experiência do usuário para aplicações que necessitam de finalização rápida
• Sincronização de nó mais rápida reduz a carga operacional para os provedores de infraestrutura
• O desempenho melhorado do RPC acelera os fluxos de trabalho de desenvolvimento e depuração

Essas melhorias capacitam os desenvolvedores a criar aplicações mais responsivas e escaláveis diretamente no Cronos, sem depender de soluções de escalonamento externas.

Conclusão

BlockSTM e MemIAVL representam passos importantes na resolução dos desafios de desempenho fundamentais na infraestrutura de blockchain. Através de colaboração aberta e desenvolvimento orientado para a comunidade, a equipe do Cronos tem orgulho de contribuir para o avanço técnico do ecossistema Cosmos. Estas inovações exemplificam como melhorias profundas a nível de protocolo podem permitir uma nova onda de dApps e expandir o potencial da infraestrutura Web3.

Incentivamos os desenvolvedores do ecossistema Cosmos e os operadores de cadeias a explorar, testar e contribuir para estas iniciativas. Juntos, podemos construir um futuro descentralizado mais rápido e eficiente.

BlockSTM e MemIAVL a Impulsionar a Cronos Chain foi originalmente publicado no Blog do Ecossistema Cosmos no Medium, onde as pessoas continuam a conversa destacando e respondendo a esta história.