新里程碑：並行 EVM 2.0 實現

並行運算已成為區塊鏈領域的顛覆性技術路線，並行 EVM 執行則是效能升級的重大突破。自研發初期至今，並行 EVM 歷經多次迭代，現已躍升為區塊鏈擴展性研究的核心里程碑。

網路效能需求

並行 EVM 的誕生，來自現實業務需求的強力驅動。高效能區塊鏈網路在尖峰時段面臨流量壓力，效能瓶頸格外突出。此持續需求反映現有串行交易處理模式已達天花板，推動產業實現相容網路的並行執行能力。

開發階段概覽

並行 EVM 專案分階段推進，每一階段都在前期成果基礎上不斷深化。

1.0 階段：架構奠基

首階段於 2021 年 12 月中旬啟動，歷時約三個月，涵蓋架構設計、系統實作、效能調校及全方位測試。此階段奠定了並行 EVM 技術演進的基礎架構與流程框架。

2.0 階段：效能強化

建構於 1.0 階段基礎，2.0 階段自 2022 年 4 月初展開，開發期約兩個月。本階段整合更多優化與新組件，大幅提升並行 EVM 架構下交易處理效率。

3.0 階段：擴展規劃

後續階段將並行執行能力擴展至驗證者模式，推動並行 EVM 架構持續升級。由於並行驗證實作難度極高，需持續深化與優化技術方案。

架構設計

並行 EVM 架構採高階工程理念設計，兼顧極致吞吐量與系統穩定性。導入受控並發框架，根本革新區塊鏈交易處理方式。

工作流程

並行 EVM 以並發執行取代串行處理，顯著提升區塊處理效能。系統由 Dispatcher（調度器）與 Slots（槽位）兩大核心組成。啟動時配置多個槽位，各槽位承接調度器分派的交易請求並並行執行。單一槽位內交易嚴守順序，保障資料一致性。調度器則動態分配交易，兼顧低衝突與負載平衡。

組件

並行 EVM 架構內多種組件協同運作，不僅保障高效並行執行，也確保區塊鏈資料完整與可靠。

分階段執行

交易執行流程分為執行階段（Execution Stage）及完成階段（Finalize Stage）。執行階段中，EVM 完成純計算過程，無需即時結果驗證，部分交易可多次執行以獲得有效結果。執行階段結束後，完成階段負責提交結果並同步所有狀態變更至基礎 StateDB，確保交易終態。

調度器

調度器負責交易預處理、分派及結果整合。強化版設計中，調度機制分為靜態調度與動態調度。靜態調度於區塊處理啟動時執行，確保有衝突可能的交易流向同一槽位，並優化整體負載分配。動態調度則因應執行時場景，透過「竊取模式」讓閒置槽位主動領取壅塞槽位交易，極致提升資源利用率與系統吞吐量。

通用未確認狀態存取

此機制支援交易按優先順序存取三種狀態：Self Dirty（自身變更）、UnConfirmed Dirty（未確認交易變更）、Base StateDB（已提交狀態）。每次存取皆優先選擇最可靠的狀態資訊，兼顧效率與正確性。

衝突偵測器

區塊鏈交易存取共享世界狀態時高度依賴前序結果，衝突偵測至關重要。初期採用 DirtyRead 策略，只要狀態變更即判定衝突。強化版導入讀集偵測機制，精確記錄讀取操作並與基礎 StateDB 比對，提升偵測準確率。系統亦具備提前偵測能力及並行 KV 衝突偵測，有效提升效率，減少瓶頸。

合併器

合併器將所有確認結果安全整合至基礎 StateDB，並僅允許調度器執行緒存取基礎 StateDB，防止資料競爭，實現原子級狀態提交與併發安全。

記憶體池與輕量複製

早期版本為每筆交易分配新 StateDB 快照，單次約耗用 62KB，頻繁造成垃圾回收。新版導入非同步記憶體池循環回收 StateDB 物件，大幅降低分配成本。LightCopy 替代深層複製，避免資料冗餘，透過引用支援未確認狀態存取模型。

生命週期

交易執行流程分為三大階段。預處理階段（Pre-Stage）負責分配執行緒並初始化 StateDB。執行階段（RT-Stage）則進行交易運算與世界狀態存取。後處理階段（Post-Stage）負責衝突偵測、重做調度及結果提交。後續優化措施包括取消預執行調度、StateDB 並行初始化、以 UnconfirmedAccess 替換 CopyOnWrite，以及將衝突偵測及完成操作遷移至調度器執行緒。

流水線

流式流水線是並行 EVM 的核心創新之一，幾乎完全消除了同步等待。每個主槽位配備備份影子槽位，可快速重做調度。交易無須等待前序交易完成，只需排隊結果並持續處理後續交易，實現不間斷交易流，大幅提升流水線效率。此流式模型徹底實現從同步批次處理到連續流暢執行的根本革新。

測試結果

效能驗證

完整測試驗證了並行 EVM 的效能優勢。在相同硬體環境下，啟用多槽位及流水線提交，長時間並發測試顯示，區塊處理總成本（含執行、驗證與提交）降低 20-50%，幅度依區塊模式而定。此結果充分證明並行執行顯著提升區塊鏈吞吐量與反應能力。

結論

並行 EVM 在區塊鏈效能優化領域取得關鍵突破，成功解決 Ethereum 相容鏈並發交易處理的核心挑戰。結合動態調度、先進衝突偵測、流式流水線及記憶體優化，並行 EVM 已證實並行執行可在系統穩定與一致性前提下，顯著提升效能。區塊處理時間降低 20-50% 充分驗證方案效益，並行 EVM 已成為區塊鏈擴展性的強力路徑。未來將持續拓展至驗證者操作，進一步釋放分散式帳本系統的並行潛力。

常見問題

什麼是並行 EVM？

並行 EVM 是一種區塊鏈架構，允許多個 Ethereum 虛擬機實例同時處理交易與智慧合約，不再採用順序執行，藉此提升擴展性與吞吐量，同時維持對開發者的 EVM 相容性。

EVM 通俗講是什麼？

EVM 是區塊鏈網路上運行智慧合約的虛擬機，依預定義規則處理交易並執行去中心化應用，是區塊鏈平台的核心運算引擎。

什麼是並行區塊鏈？

並行區塊鏈指可與其他區塊鏈並行運作的獨立鏈，能實現跨鏈貨幣市場、槓桿質押等去中心化金融應用。

並行 EVM 如何提升交易吞吐量？

並行 EVM 能於多個並行實例中同時處理互不衝突的交易，實現並發而非順序處理，大幅提升交易吞吐量、縮短區塊時間，顯著強化區塊鏈擴展性與網路效能。

並行 EVM 相較傳統串行 EVM 有哪些核心優勢？

並行 EVM 能同時處理多筆交易，極大提升吞吐量、降低延遲，實現更快確認速度、更高交易能力與優異體驗，同時維持 EVM 相容性，支援dApp平滑遷移。

並行 EVM 實作的技術難點有哪些？

主要挑戰包括並行執行下的資料一致性、狀態存取效率優化及交易衝突偵測。樂觀並發控制和並行資料庫等方案，可有效因應上述技術挑戰。