区块链技术最初是作为处理交易的去中心化网络而诞生的，但随着虚拟机的出现，这一技术发生了革命性的变化。智能合约的开发使区块链转变为支持各种应用程序和用例的基础设施。在众多区块链虚拟机中，Solana虚拟机(SVM)和以太坊虚拟机(EVM)是最具代表性的两个项目。
作为Solana区块链的软件基础架构，SVM不仅支持智能合约的实施，还实现了更高的交易吞吐量。与采用顺序处理范式并使用Solidity语言的EVM不同，SVM采用了Rust编程语言和创新的并行交易处理技术，这使其在性能上具有显著优势。
深入解析Solana虚拟机(SVM)
Solana虚拟机是Solana网络的核心执行环境，负责处理交易、执行智能合约和程序。其每秒处理数千笔交易(TPS)的能力大大提升了网络的可扩展性。开发者表示，SVM专为高需求场景优化，采用Rust语言构建，能够实现最高效的交易执行。
虽然以太坊是首个开发区块链虚拟机EVM的项目，并已成为行业标准，但SVM正逐渐成为其强有力的竞争对手。作为虚拟化处理引擎，SVM不仅部署智能合约、处理交易，还负责满足这些合约的其他请求。
这些交易实质上是状态变更请求，由SVM计算并在每次迭代后更新区块链的整体状态。简而言之，SVM就是Solana区块链的执行环境。通过与Solana共识层的协同工作，它为Web3应用的开发和运行提供了强大的网络支持。
SVM支持包括DeFi、GameFi在内的各类去中心化应用。作为一种模块化机器，它可以与其他组件(如数据可用性或共识层)协同部署，构建去中心化网络而无需大幅修改其原始架构。
来源：Squads协议
区块链虚拟机概述
虚拟机(VM)是区块链环境中执行程序的软件组件，通常被称为运行时环境。它不仅用于实现加密网络的智能合约，还能简化使用同一VM的其他渠道上的开发部署流程。
当交易提交后，网络的虚拟机负责处理并管理区块链的状态。VM建立了改变网络状态的精确规则，将智能合约代码转换为验证者硬件可执行的格式。在Solana上，SVM将Rust、C和C++编译为BPF字节码，这是编写Solana智能合约的主要语言，使网络节点(验证者)能够高效执行交易。
与传统虚拟机作为隔离实验环境不同，区块链虚拟机充当去中心化应用程序网络的执行层。它是去中心化的，允许网络节点运行虚拟机实例，计算状态变化，并通过共识机制确保交易记录的正确性。
SVM的工作原理
Solana网络的验证者节点作为SVM的不同实例运行。每个验证者在本地环境中独立处理交易，但首先需要SVM将智能合约转换为硬件可处理的格式。
当智能合约成功部署时，区块链状态会发生变化。这一变化被报告给Solana运行时，再由SVM转发给所有验证者节点进行状态更新。
SVM采用了独特的SeaLevel并行事务处理技术，这与EVM形成鲜明对比。SVM之所以能更快处理交易，主要得益于两个区块链运行时的差异：EVM采用”单线程”运行时，而SVM采用”多线程”运行时，可以同时处理多个合约。
SVM的工作机制可以分解为几个关键步骤：验证者节点独立执行任务；智能合约被翻译成节点可理解的语言；格式化后的合约被执行并更新区块链数据；最后通过共识机制将变更传播至全网。
SeaLevel并行处理技术
作为SVM的核心组件，SeaLevel使虚拟机能够并行执行交易。与顺序执行模型不同，这种技术让全网验证者能同时处理交易，显著提高了吞吐量和可扩展性。
SeaLevel采用乐观并发控制技术，假设大多数交易不会冲突，允许并行执行。当检测到冲突时，系统会按顺序重试冲突交易，实现数据回滚。这种智能的隔离和排序机制确保了执行的准确性和效率。
并行处理的最大优势在于可扩展性。Solana网络能够高效扩展，避免了传统顺序处理系统的瓶颈。随着交易量增加，处理能力也相应提升，这对于需要实时性能的应用至关重要。
并行与顺序执行的对比
并行执行允许同时处理多笔交易，显著提升了网络性能和可扩展性。相比之下，顺序执行需要逐笔验证交易，不仅消耗更多能源，还会增加验证者工作负担。并行执行通过优化网络功能降低了成本，同时保持与EVM环境的兼容性。
SVM与EVM的核心差异
客户端架构差异
以太坊和Solana在验证者客户端设计上存在根本区别。以太坊将执行客户端和共识客户端分离，而Solana则将这两种功能集成到单一客户端中。Solana Labs开发了首个验证者客户端，随后出现了多个独立开发的替代方案。
来源：AMINA Bank
这些替代客户端包括Jito Labs的分支版本、Jump Crypto开发的Firedancer(测试环境处理能力达百万TPS)、Syndica的Sig客户端，以及正在开发的轻量级客户端TinyDancer。
节点数量与类型
验证者数量直接影响区块链的韧性。以太坊节点分为完整节点、存档节点和轻节点三类，各自承担不同功能。Solana则分为共识节点和RPC节点，前者参与共识，后者提供数据访问服务。
Solana节点数量曾从2200个降至1700个，原因是权益重新分配。截至2023年9月，共识节点恢复至1961个，验证者节点达2874个。
SVM与EVM的主要区别
两者的核心差异体现在：SVM采用并行处理模型，EVM使用顺序处理；SVM支持Rust语言，EVM使用Solidity；在智能合约执行上，SVM验证者独立执行，EVM需要全网共识。
总结
作为Solana区块链的执行环境，SVM通过Rust语言和并行处理技术实现了高效的智能合约和交易处理。尽管面临并行执行模型的挑战和Rust的学习曲线，SVM与AI技术的融合有望推动其未来的广泛应用。
作者： Abhishek Rajbhar
译者： Cedar
审校： KOWEI、Matheus、Ashley
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