EVM：以太坊的核心组件

EVM是以太坊的核心，负责运行智能合约和处理交易。与常见的虚拟机不同，EVM是一个专注于计算的引擎，提供计算和存储的抽象。它执行自己的字节码指令集，通常由Solidity编译而成。

EVM是一个准图灵完备的状态机。"准"是因为所有执行步骤都会消耗有限的资源Gas，避免了可能的死循环导致整个平台停止的情况。

EVM没有调度功能，以太坊的执行模块从区块中取出交易，EVM负责依次执行。执行过程会修改世界状态，一笔交易执行完成后进行状态累加，到达区块完成后的最新世界状态。下一区块的执行严格依赖上一个区块执行后的世界状态，所以以太坊的交易线性执行过程无法很好地进行并行执行优化。

以太坊协议约定交易按顺序执行。虽然顺序执行确保了交易和智能合约能够以确定性顺序执行，保障了安全性，但在面临高负载情况下，可能会导致网络拥堵和延迟，这也是以太坊有极大性能瓶颈，需要Layer2 Rollup扩容的原因。

高性能Layer1的并行之道

大多数高性能Layer1都基于以太坊不能并行处理的缺陷设计自己的优化方案，主要聚焦于执行层的优化，包括虚拟机和并行执行。

虚拟机

EVM设计成一台256位的虚拟机，目的是为了更易于处理以太坊的哈希算法。然而，实际运行EVM的计算机需要把256位的字节映射到本地架构来执行智能合约，使得整个系统变得非常低效。因此，高性能Layer1更多采用基于WASM、eBPF字节码或Move字节码的虚拟机。

WASM是一种体积小、加载快、可移植且基于沙盒安全机制的字节码格式。开发人员可以使用多种编程语言编写智能合约，然后编译成WASM字节码并执行。许多区块链项目已经接纳WASM为标准。

eBPF源自BPF，提供更丰富的指令集，允许在不改动源码的情况下对操作系统内核进行动态干预和修改其行为。某些区块链网络上执行的智能合约会编译成基于eBPF的字节码并运行。

Move是一种新的智能合约编程语言，注重灵活性、安全和可验证性。Move语言旨在解决资产和交易中的安全性问题，使得资产和交易能够被严格定义和控制。

并行执行

区块链中的并行执行意味着同时处理不相关的交易。实现并行执行的主要挑战是确定哪些交易是不相关的，哪些是独立的。高性能Layer1主要依赖两种方法：状态访问方法和乐观并行模型。

状态访问方法需要预先知道每个交易可以访问区块链状态的哪一部分，从而分析出哪些交易是独立的。某些区块链平台采用这种方法，要求交易指定将访问哪些账户或对象，以便调度非重叠交易并行执行。

乐观并行模型假设所有交易都是独立的，只是回顾性地验证这一假设并在必要时进行调整。一些区块链使用Block-STM方法来应用乐观并行执行，交易首先在区块内按照一定顺序设置，然后在不同处理线程之间拆分同时执行。

并行EVM

并行EVM的概念在2021年就被提出，最初指支持同时处理多个交易的EVM。2023年底，并行EVM再次成为热点，引发了一波采用并行执行技术的EVM兼容Layer1的兴起。

目前，合理定义为并行EVM的包括三类：

1. 没有采用并行执行技术的EVM兼容Layer1的并行执行升级
2. 采用并行执行技术的EVM兼容Layer1
3. 采用并行执行技术的非EVM兼容Layer1的EVM兼容方案

部分新兴项目正在开发并行EVM解决方案，旨在通过并行执行显著提高可扩展性和交易速度。这些项目采用不同的技术方案，如乐观并行模型、静态代码分析等，以实现交易的并行处理。

同时，一些非EVM兼容的区块链也在探索EVM兼容性方案，通过在其原生环境中实现EVM解释器来支持以太坊智能合约的执行。这些方案利用底层区块链的并行执行能力，为EVM交易提供更高的性能。

总结

区块链的并行技术是一个反复讨论的话题，但目前主要集中在对乐观执行模型的改造和模仿，尚未出现实质性突破。未来可能会有更多新兴Layer1项目加入并行EVM的竞争，旧的Layer1也可能实现EVM并行升级或EVM兼容方案。

除了高性能EVM，区块链领域还可能出现其他虚拟机技术的叙事，如WASM、SVM及Move VM等，推动整个生态系统的多样化发展。