1. Parallel Execution là gì?
Parallel Execution hay thực thi song song là phương pháp mà các blockchain sử dụng để xử lý nhiều giao dịch cùng lúc mà không làm ảnh hưởng lẫn nhau. Điều này giúp tăng đáng kể thông lượng của blockchain, làm cho hệ thống tăng được hiệu suất hơn và hiệu quả hơn khi phải xử lý một lượng lớn giao dịch.
Hiện tại, nhiều blockchain EVM phổ biến như Ethereum, BNB Chain và Avalanche vẫn sử dụng Sequential Execution (thực thi tuần tự), nghĩa là chỉ có thể thực thi một giao dịch tại một thời điểm, các giao dịch khác phải đợi đến lượt. Điều này làm hạn chế khả năng mở rộng của mạng lưới.
Ví dụ: Hãy tưởng tượng một cửa hàng tiện lợi chỉ có một quầy thanh toán. Nếu có nhiều khách hàng mua hàng cùng lúc, việc thanh toán sẽ bị chậm lại. Giải pháp là mở thêm các quầy. Dưới đây là sự so sánh giữa hai phương pháp:
- Sequential Execution: Chỉ có 1 quầy thanh toán, những người sau sẽ phải đợi người đằng trước hoàn thành rồi mới tới lượt ⇒ Làm tăng khả năng bị tắc nghẽn.
- Parallel Execution: Mở thêm quầy thanh toán, cho phép xử lý khách hàng cùng lúc nhiều giao dịch hơn.
Parallel Execution cũng được người sáng lập Ethereum, Vitalik Buterin đánh giá rất cao ngay sau khi bản nâng cấp Dencun diễn ra. Ông đề xuất Parallel Execution là một trong những giải pháp mà các Layer 2 có thể cải thiện nhờ sự vượt trội sau:
- Tăng tốc độ xử lý: Xử lý nhiều tác vụ cùng lúc, giúp hoàn thành nhanh hơn so với xử lý tuần tự, đặc biệt hữu ích trong blockchain khi lượng giao dịch lớn.
- Tối ưu hóa tài nguyên: Sử dụng tối đa tài nguyên hệ thống như CPU, GPU, và bộ nhớ, giảm thời gian chờ và nâng cao hiệu suất.
- Tăng khả năng mở rộng: Giúp hệ thống tăng được hiệu suất chung mà không gây ảnh hưởng đến các Layer khác của mạng lưới
2. TOP các dự án Parallel Execution nổi bật nhất
Hiện tại, phương pháp Parallel Execution đã được áp dụng bởi rất nhiều dự án. Trong số các dự án sử dụng phương pháp này sẽ được chia thành 3 nhóm chính dựa theo từng ngôn ngữ phát triển là SVM, EVM và MoveEVM.
2.1 Solana Virtual Machine (SVM)
Solana là blockchain đầu tiên được thiết kế để thực thi theo cơ chế Parallel Execution, với khả năng xử lý tới 65.000 giao dịch mỗi giây, hoàn thiện giao dịch gần như ngay lập tức trong điều kiện tối ưu.
Cơ chế này dựa trên kiến trúc của Solana và hai công nghệ chủ chốt là ‘Proof of History’ và ‘Sealevel’ để đạt được thực thi song song:
- Proof of History: Là thuật toán gán dấu thời gian duy nhất cho mỗi giao dịch, giúp các node trong mạng thêm giao dịch vào block mà không cần đồng bộ để xác định thứ tự giao dịch.
- Sealevel: Công nghệ cốt lõi cho phép Solana thực thi song song, phân tích và xác định những giao dịch có thể xử lý đồng thời mà không gây xung đột.
Ví dụ: A và B cùng chuyển tiền cho C vào cùng thời điểm, Sealevel nhận ra có xung đột nên không cho phép cả hai giao dịch đồng thời. Các node sẽ xem giao dịch nào có thời gian trước thì xử lý trước. Ngược lại, nếu A chuyển tiền cho B và C chuyển tiền cho D cùng lúc, Sealevel thấy không có xung đột nên sẽ cho phép cả hai giao dịch diễn ra cùng lúc.
Là dự án tiên phong áp dụng Parallel Execution, cùng với cách xây dựng cộng đồng sáng tạo, Solana đã cho thấy được sự hiệu quả của mô hình này và được xem là một trong các hệ sinh thái thành công nhất thị trường chỉ đứng sau Ethereum.
Hiện tại đã có rất nhiều dự án muốn áp dụng công nghệ này rộng rãi, điển hình như Layer 2 Eclipse trên Ethereum.
2.2 Parallel EVM
Parallel EVM đây là phương pháp được coi là tâm điểm trong thời gian sắp tới vì đây là sự kết hợp của ‘hai thế giới’ là Solana và Ethereum, nghĩa là tận dụng được tốc độ nhanh giống như Solana và thân thiện với hệ sinh thái của EVM.
Sei
Sei là blockchain Layer 1 được xây dựng trên nền tảng Cosmos và tương thích với EVM, với mục tiêu tạo ra môi trường thực thi nhanh và chi phí thấp. Hiện tại, Sei là blockchain có tốc độ nhanh nhất, với thời gian tạo block chỉ 390ms và đã xử lý hơn 3 tỷ giao dịch.
Ban đầu ở phiên bản V1, Sei sử dụng mô hình ‘Deterministic Parallel Execution’ nhưng tại phiên bản V2 thì Sei đã đổi qua mô hình ‘Optimistic Parallel Execution’ để thân thiện hơn với các nhà phát triển.
Mô hình này mặc định cho phép tất cả các giao dịch thực hiện đồng thời. Sau đó, mạng lưới sẽ phân tích để phát hiện xung đột (điển hình là khi một tài khoản tương tác nhiều lần cùng lúc). Khi có xung đột, giao dịch sẽ bị rà soát và thực hiện lại cho đến khi thành công.
Sei cũng được cộng đồng đánh giá rất cao về hiệu suất mạng lưới cũng như độ thân thiện khi bước chuyển mình qua phiên bản V2. Tuy nhiên, về khía cạnh hệ sinh thái thì Sei vẫn chưa cho thấy được sự phong phú khi chỉ đáp ứng được các mảnh ghép cơ bản.
Monad
Monad là blockchain Layer 1 tương thích với EVM, hiện đang ở giai đoạn testnet và dự kiến sẽ ra mắt mainnet vào cuối năm 2024 hoặc đầu năm 2025. Với mục tiêu nâng cao trải nghiệm người dùng, Monad mang đến tốc độ xử lý nhanh chóng và phí giao dịch thấp, đạt hiệu suất lên tới 10.000 giao dịch mỗi giây và thời gian tạo block chỉ 1 giây.
Để làm được điều này, Monad kết hợp mô hình Parallel Execution cùng công nghệ Superscalar Pipelining để tối ưu hoá tốc độ và thông lượng giao dịch:
– Parallel Execution: Monad cũng sử dụng mô hình ‘Optimistic Parallel Execution’ giống với Sei V2, nghĩa là sẽ cho thực thi tất cả các giao dịch, sau đó mạng lưới sẽ phân tích tìm ra xung đột và cho chạy lại giao dịch đó cho đến khi nào không có vấn đề gì xảy ra.
– Superscalar Pipelining: Khi một giao dịch được đưa vào blockchain truyền thống, validator phải thực hiện nhiều bước như kiểm tra số dư, xác minh điều kiện tương tác với smart contract và xác thực chữ ký, điều này làm chậm quá trình xử lý. Superscalar Pipelining tối ưu quy trình này bằng cách chia nhỏ các thao tác để thực hiện song song, giúp tăng tốc độ xử lý giao dịch.
Như ví dụ trên hình: Thông thường thì sẽ giặt, sấy, gấp và cất vào tủ thì mới bắt đầu giặt tiếp. Superscalar Pipelining cho người B bắt đầu giặt ngay sau khi người A giặt xong và cứ như thế. Điều này làm tăng quá trình xử lý giao dịch.
Tuy nhiên, hiện tại Monad vẫn đang trong giai đoạn testnet, tất cả các số liệu đều được phía dự án cung cấp nên chưa thể đánh giá được độ hiệu quả.
2.3 MoveVM
Move là ngôn ngữ lập trình được đội ngũ Meta (Facebook) phát triển vào năm 2019 cho dự án Diem, với mục tiêu tạo ra môi trường có hiệu suất cao và mang lại trải nghiệm tốt nhất cho người dùng cuối.
Còn MoveVM là môi trường thực thi cho các blockchain viết bằng Move, tận dụng khả năng xử lý song song để tăng tốc độ và hiệu quả giao dịch. Hai dự án nổi bật sử dụng Move là Aptos và Sui, đều được sáng lập bởi các thành viên của đội ngũ phát triển Diem.
Aptos
Aptos là blockchain Layer 1 được phát triển bởi Mo Shaikh, cựu thành viên chủ chốt của dự án Diem. Tương tự Monad và Sei V2, Aptos thực thi giao dịch song song và tự động phát hiện xung đột để xử lý lại. Điểm khác biệt nổi bật của Aptos nằm ở công nghệ Block-STM, giúp đồng bộ hóa quá trình kiểm soát và xử lý giao dịch.
Block-STM là yếu tố then chốt cho khả năng thực thi song song của Aptos, cho phép các giao dịch gửi thông tin điểm đi và điểm đến. Hệ thống sẽ kiểm tra và xử lý xung đột, nếu phát hiện vấn đề, giao dịch sẽ bị đánh dấu và hủy bỏ. Về lý thuyết, Aptos có thể đạt tới 160.000 TPS nhờ công nghệ này.
Dù hệ sinh thái Aptos đã hoàn thiện nhiều mảnh ghép, các dự án cốt lõi vẫn chưa thu hút được sự chú ý lớn. Tuy nhiên, các lĩnh vực như Memecoin, NFT và Gaming đang cho thấy tiềm năng đáng kể, với khối lượng giao dịch tăng lên, mang lại dấu hiệu tích cực cho hệ sinh thái còn trẻ này.
Sui
Sui được xem như anh em song sinh với Aptos khi cả hai đều là blockchain Layer 1, được thành lập bởi các cựu thành viên dự án Diem, cùng gọi vốn ấn tượng lên đến 395,45 triệu USD và đều áp dụng công nghệ Parallel Execution.
Điểm khác biệt chính ở đây là tất cả các đối tượng trên mạng Sui đều được gắn với một ID riêng biệt, điều này cho phép hệ thống có thể nhận diện dễ dàng các giao dịch có xung đột hay không và cho phép xử lý song song.
*đối tượng (ID): bao gồm tài khoản, NFT, token, smart contract,…tất cả những gì tồn tại trên Sui đều được gán với ID riêng biệt.
Quá trình phân tích và xử lý các giao dịch xung đột của Sui:
- Phân tích xung đột: Hệ thống sẽ so sánh ID mà các giao dịch đang sử dụng. Nếu tx1 và tx2 đều sử dụng chung ID (tức cả 2 đều tương tác với một đối tượng), thì lúc này sẽ xảy ra xung đột.
Ví dụ:- Tx1: A chuyển cho B 50 USDT
- Tx2: B chuyển cho C 40 USDT
- Ở đây, cả 2 giao dịch đều có chung một ID là tài khoản B, do đó sẽ xảy ra xung đột.
- Xử lý xung đột: Sui sẽ dựa vào thứ tự giao dịch nào đến trước thì sẽ được thực thi trước, giao dịch 2 sẽ được tạm dừng và được lưu trữ trong hàng đợi tại trình xử lý của Sui, cho đến khi nào giao dịch 1 được hoàn tất.
Ngoài hiệu suất mạng lưới cao, hệ sinh thái Sui đã phát triển đầy đủ các mảnh ghép, đặc biệt là DeFi và GameFi. Dự án đang theo bước Solana, đẩy mạnh các dự án tiềm năng qua hackathon thường xuyên. Với tốc độ nhanh và chi phí thấp, Sui có tiềm năng lớn trong Game NFT và SocialFi.
3. So sánh hiệu suất các dự án
Để so sánh hiệu suất của các dự án sẽ dựa vào ba chỉ số chính là TPS, Độ trễ (thời gian hoàn thành giao dịch từ lúc bắt đầu đến kết thúc) và Block time.
Solana là dự án tiên phong áp dụng công nghệ Parallel Execution từ những năm 2020, mang lại hiệu quả ấn tượng trong điều kiện lý tưởng. Tuy nhiên, Solana cũng đã gặp phải tình trạng nghẽn mạng trong một số thời điểm. Các dự án ra đời sau đã cải tiến công nghệ này nhằm tăng cường hiệu suất và khắc phục những hạn chế trước đây.
Theo số liệu công bố từ dự án, Aptos và Sui có hiệu suất vượt trội nhất, trong khi Sei và Monad, do tích hợp tính năng EVM, có chỉ số thấp hơn một chút. Tuy nhiên, so với các EVM khác, Sei và Monad vẫn thể hiện sự vượt trội đáng kể.
Ngoài ra, thị trường hiện tại cũng có rất nhiều dự án khác vận dụng Parallel Execution điển hình như:
- Neon: Neon là một Máy ảo Ethereum (EVM) hoạt động như một hợp đồng thông minh trên Solana. Nó cho phép các nhà phát triển triển khai trực tiếp các dApps của Ethereum mà không cần thay đổi mã nguồn, đồng thời tận dụng những ưu điểm kỹ thuật của Solana.
- Eclipse: Đây là giải pháp Layer 2 mở rộng trên Ethereum với thiết kế modular, tối ưu hóa sức mạnh của nhiều blockchain. Eclipse sử dụng SVM của Solana cho lớp thực thi và Ethereum cho lớp xác thực và đồng thuận.
- Fuel: Là một Layer 2 trên Ethereum, Fuel sử dụng kiến trúc Modular Execution với khả năng xử lý song song và UTXO. Fuel hướng tới xây dựng một hệ thống linh hoạt, an toàn và có khả năng mở rộng mạnh mẽ cho các ứng dụng phi tập trung.
4. Những thách thức của Parallel Execution là gì?
Parallel Execution mang lại nhiều lợi ích nhưng cũng đi kèm với không ít thách thức:
- Bảo mật và phi tập trung: Mạng sẽ bố trí ít validator để có thể đạt được thông lượng cao nhưng đồng nghĩa với việc đánh đổi về bảo mật chung của hệ thống và các validator có thể thông đồng với nhau nhằm thao túng mạng lưới.
- Phức tạp trong quá trình xác định xung đột: Việc xác định các giao dịch xung đột lẫn nhau có thể trở nên phức tạp, đặc biệt là trong trường hợp tương tác cùng với một smart contract. Điển hình như xu hướng memecoin trên Solana, sau khi mua thì các trader đổ dồn vào Raydium để bán, khiến cho mạng lưới tắc nghẽn.
- Đòi hỏi phần cứng và phần mềm phù hợp: Parallel execution yêu cầu phần cứng mạnh mẽ và phần mềm được thiết kế để hỗ trợ xử lý song song. Điều này có thể đòi hỏi chi phí đầu tư cao hơn ~ 4000 USD, trong khi với EVM con số này rẻ hơn rất nhiều là ~ 1000 USD.
5. Tổng kết
Parallel Execution là một công nghệ đã được áp dụng từ lâu và khẳng định rõ tính ưu việt của mình. Tiên phong bởi Solana, ngày càng nhiều dự án áp dụng và cải tiến công nghệ này để nâng cao hiệu suất mạng lưới. Hy vọng qua bài viết này, 5Money đã mang đến cho bạn những kiến thức giá trị về Parallel Execution, giúp bạn đưa ra những quyết định đầu tư sáng suốt.
