Масштабирование выполнения EVM: Бенчмарки технологического стека Altius

Altius — это высокопроизводительный стек выполнения, разработанный для команд, создающих новые L1 и L2 и требующих существенно более высокой пропускной способности, чем может обеспечить современная последовательная модель выполнения EVM.

В контролируемых, воспроизводимых бенчмарках с использованием данных Ethereum Mainnet и Base Mainnet, Altius демонстрирует в 2–3 раза более высокую пропускную способность газа по сравнению со стандартными стеками выполнения при тех же допущениях. Эти улучшения достигаются благодаря архитектурным изменениям в способе планирования выполнения и отделения выполнения от известных узких мест.

Для разработчиков, оценивающих выполнение как инфраструктуру, эти бенчмарки дают четкое представление о том, что возможно, когда выполнение рассматривается как полноценный системный компонент, а не как устаревшее ограничение.

TL;DR

Для тех, кто знаком со стандартными механизмами выполнения, такими как Geth (Ethereum Mainnet) или стандартный OP Stack (используемый Base), Altius представляет фундаментальный архитектурный сдвиг от последовательного к параллельному выполнению.

Сравнивая Altius с отраслевыми стандартами, разрыв в производительности является значительным:

• Altius против Geth (Ethereum Mainnet): В то время как Geth работает примерно на уровне 0,572 Ggas/s, Altius достигает увеличение производительности в 1,395 Ggas/s — 2,44 раза по сравнению с наиболее широко используемым клиентом. Altius в настоящее время является единственным клиентом, способным пересечь порог 1,0 Ggas/s, необходимый для институциональной высокочастотной торговли (HFT).
• Altius vs Base (OP Stack): На инфраструктуре L2 с использованием данных Base Mainnet стандартный базовый уровень последовательного выполнения составляет 0,55 Ggas/s. Altius ускоряет это до 1,61 Ggas/s, обеспечивая ускорение в 2,92 раза даже в средах с высокой конкуренцией.

Все бенчмарки ориентированы на рабочую нагрузку, воспроизводимы и консервативны по замыслу, избегая оптимистичных допущений или переписывания под конкретные приложения. Полная методология, рабочие нагрузки и инструкции для воспроизведения доступны в документации Altius.

Как мы это сделали?

Стек устраняет два структурных узких места, которые доминируют во времени выполнения в существующих системах:

Параллельное выполнение по замыслу

Большинство продакшн EVM-клиентов выполняют транзакции последовательно. Некоторые новые системы используют оптимистичный параллелизм, предполагая конфликты и откатываясь, когда они возникают.

Altius использует детерминистическое параллельное планирование, строя граф зависимостей, который гарантирует, что неконфликтующие транзакции выполняются одновременно без отката. Это избегает напрасной работы при конкуренции и обеспечивает стабильную, предсказуемую производительность.

Отделение выполнения от известных узких мест

В стандартных клиентах выполнение транзакций тесно связано с такими операциями, как вычисление корня состояния и холодный доступ к состоянию. Эти операции могут доминировать во времени обработки блока и скрывать истинную пропускную способность выполнения системы.

Altius явно отделяет выполнение от этих узких мест, чтобы пропускная способность выполнения могла масштабироваться независимо по мере развития поддерживающей инфраструктуры.

Допущения для бенчмарков

Прозрачность является краеугольным камнем нашего бенчмаркинга. Эти бенчмарки намеренно разработаны для изоляции производительности выполнения.

Каждое допущение применяется последовательно в тестах L1 и L2. Чтобы достичь этих показателей, мы сделали два стратегических технических допущения, которые отражают будущее направление экосистемы Ethereum:

Допущение 1: Отложенное вычисление корня состояния

Вычисление корня состояния (хеширование Merkle Patricia Trie) может составлять 40–50% времени обработки блока в продакшн-клиентах. В наших бенчмарках вычисление корня состояния передается нашей реализации Scalable State Merkle Tree (SSMT), чтобы позволить двигателю сосредоточиться исключительно на пропускной способности транзакций.

Это позволяет уровню выполнения обрабатывать транзакции без ожидания интенсивного криптографического обязательства Merkle Patricia Trie. Этот подход все больше поддерживается более широким исследовательским сообществом и отражает реалистичную модель развертывания, где выполнение отделено от финальности.

Допущение 2: Теплое состояние через списки доступа (модель EIP-7928)

Мы использовали оптимизированные списки доступа и фреймворк предложения BAL для оптимизации взаимодействия двигателя с данными состояния, значительно устраняя холодный I/O состояния во время выполнения. Это моделирует будущее поведение EVM и отражает то, как высокопроизводительные L2 уже работают на практике.

Это допущение особенно важно в средах с высокой конкуренцией, где холодные чтения усиливают задержку и штрафы за конфликты.

Эти допущения помогают изолировать производительность выполнения, чтобы проектировщики систем могли четко рассуждать о границах масштабирования и компромиссах.

Сценарий: Бенчмарк стека выполнения L1 Altius (с использованием данных Ethereum Mainnet)

Цель: Измерить пропускную способность выполнения под рабочей нагрузкой Ethereum Mainnet с использованием последовательной конфигурации только для выполнения.

Конфигурация

• Оборудование: OVHcloud Advance-2 (AMD EPYC 4344P 8-Core, 64GB DDR5, NVMe SSD)
• Набор данных: 100 последовательных блоков Ethereum Mainnet (24,319,506–24,319,605)
• Метрика: Пропускная способность газа (Ggas/s) через последовательную обработку Engine API

Результаты

Altius продемонстрировал превосходную пропускную способность газа, превзойдя все основные продакшн-клиенты со значительным отрывом.

NETHERMIND: в 2,24 раза медленнее Altius. GETH: в 2,44 раза медленнее Altius. RETH: в 2,72 раза медленнее Altius. BESU: в 7,52 раза медленнее Altius. ERIGON: в 46,42 раза медленнее Altius.

Рисунок 1: Сравнение Altius с другими последовательными клиентами выполнения. Только Altius пересекает порог 1,0 Ggas/s, необходимый для высокочастотной торговли и институционального расчета платежей, в то время как устаревшие клиенты остаются ограниченными пределами последовательного выполнения.

Рисунок 2: Стабильное высокопроизводительное выполнение. Altius сохраняет уверенное лидерство на протяжении всей выборки из 100 блоков, доказывая, что его средний показатель 1,395 Ggas/s не является выбросом, а последовательным операционным стандартом. Производительность стека Altius отображена оранжевым цветом.

Сценарий: Бенчмарк стека выполнения L2 Altius (с использованием OP Stack с данными Base Mainnet)

Цель: Проверить интеграцию Altius в OP Stack с использованием реальных данных Base Mainnet, которые представляют среду L2 с высокой конкуренцией.

Конфигурация

• Оборудование: AWS EC2 r7i.2xlarge (Intel Xeon Platinum 8488C, 64GB DDR5, 7.1TB EBS)
• Набор данных: 10 последовательных блоков Base Mainnet (38014901–38014910)
• Среда: Высокая конкуренция (~70% транзакций касаются пересекающегося состояния)
• Сравнение: Параллельный двигатель Altius против базового последовательного выполнения (стандартное поведение op-reth)

Результаты

Даже при высокой конкуренции Altius обеспечивает почти в 3 раза более высокую пропускную способность и существенно более низкую задержку выполнения. Комбинация детерминистического параллелизма и принудительных списков доступа позволяет системе масштабироваться без остановок под рабочими нагрузками с большим количеством конфликтов.

Altius успешно преодолел архитектурные препятствия (такие как протокол состояния пакета и зависимости от расчета L1) для достижения значительных улучшений:

В средах L2 добавление списков доступа (EIP-7928) позволило Altius управлять 70% уровнем конфликтов Base без остановок, доказывая жизнеспособность для высокопроизводительных секвенсоров.

Работая на OP stack с блоками Base, мы продемонстрировали, что наш двигатель может обрабатывать самый требовательный трафик L2 в отрасли со значительным запасом мощности.

Почему это важно

Пропускная способность выполнения становится доминирующим ограничением как для L1, так и для L2. Постепенные оптимизации последовательного выполнения не могут полностью устранить разрыв, необходимый для приложений следующего поколения.

Altius демонстрирует, что:

• Выполнение может масштабироваться независимо от устаревших узких мест
• Параллелизм может быть детерминистическим и стабильным при конкуренции
• Один стек выполнения может поддерживать как модели развертывания L1, так и L2

Изолируя выполнение от известных узких мест и проектируя детерминистический параллелизм с первых принципов, Altius обеспечивает ступенчатые улучшения пропускной способности как для сред L1, так и для L2.

Для разработчиков, оценивающих выполнение как инфраструктуру, эти бенчмарки дают четкое представление о том, что возможно, когда выполнение рассматривается как полноценный системный компонент, а не как устаревшее ограничение.

Открытый исходный код и верификация

Мы верим в принцип не доверяй, проверяй. Все инструменты бенчмаркинга и конфигурации, использованные для этого отчета, предоставляются нашим партнерам и сообществу с открытым исходным кодом.

Оригинал блога (Eng): Scaling EVM Execution: Benchmarks from the Altius Tech Stack

Следите за Altius в соцсетях:

Discord: https://discord.gg/altiuslabs X (Twitter): https://twitter.com/AltiusLabs Telegram: https://t.me/altiuslabs YouTube: https://www.youtube.com/@AltiusLabs Website: https://altiuslabs.xyz/