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ORBITRAONE
VectorLanesOrbitra L1

并行确定性执行

并行通道,唯一确定性结果。

VectorLanes 是 Orbitra L1 的执行层。触及独立状态的交易会在 256 条以上并行通道中同时运行,感知冲突的确定性调度器只会为真正存在冲突的部分排序,QSE 再将所有通道汇聚为一个全局有序、最终确认的真实状态。这正是 1,000,000 TPS 满容量架构背后的执行设计。

运行方式

数百条通道,一座终局性信标

示意图: 数以百计的独立执行通道并行处理交易。它们经过验证环,并汇聚于同一个终局性信标,展示并行执行如何收敛为单一确定性的最终确认状态。
独立通道终局性信标
256+
并行通道
批量化
签名验证
本地化
状态访问
流式
索引输出

数百条独立的执行通道在场域中并行移动,穿过验证环,最终汇聚于同一座终局性信标。这些并行通道展示了同时执行的独立状态;信标则代表将所有通道汇聚为一个有序最终状态的 QSE 证书。

所解决的问题

为什么顺序执行的链会闲置容量

大多数区块链会逐一执行交易,即便这些交易之间毫无关联。一个应用中的支付要排在另一个市场的交易之后,又排在第三个应用中的游戏操作之后,而本可以同时运行它们的处理器核心却处于闲置状态。

对于金融账本而言,朴素的并行化比完全不并行更糟糕。如果验证者按硬件允许的任意顺序运行线程,两台诚实的机器可能得出不同的结果,而市场无法在一个依赖于时序的状态上完成结算。

VectorLanes 只会并行处理可证明彼此独立的部分,其余部分则按规范顺序排序。其结果与按规范顺序逐笔执行整批交易完全相同,因此每个验证者都会得出相同的状态。

运行流程

从有序批次到最终状态

每一批交易都遵循同一条路径。只有路径的中间部分是并行运行的;其入口与出口均遵循规范顺序。

  1. 01

    验证

    签名在接入时即以批量方式核验,发生在调度之前,因此各通道将时间用于执行,而不是用于验证。

  2. 02

    声明

    每笔交易都携带自己的读写集合:它将触及的账户、订单簿与合约存储。

  3. 03

    调度

    确定性调度器基于已排序的批次构建冲突图。相互独立的交易被分配到不同通道;相互冲突的交易则按规范顺序共享同一通道。

  4. 04

    执行

    各通道针对通道本地状态并行运行,产生状态增量,且无需跨通道加锁。

  5. 05

    合并

    各增量按规范顺序合并为一个状态承诺——与该批次串行执行所产生的状态根完全相同。

  6. 06

    最终确认

    QSE 验证者重新推导该状态承诺并对其进行认证。每条通道都将成为同一个全局有序最终状态的一部分。

  7. 07

    流式输出

    已完成最终确认的变更,会以有序输出的形式流式发送至索引器、Orbitra Prime 与各类 API,使消费方能够跟随状态变化,而不必轮询等待。

架构

执行层的组成部分

VectorLanes 位于上方的市场服务与下方的 QSE 共识之间。每个组件都消除了一种串行化来源,或一种非确定性来源。

  1. 01

    批量验证器

    在交易到达时以批量方式验证签名,将单笔交易中成本最高的检查环节从执行路径中移除。

  2. 02

    访问集合模型

    原生模块与 NexusWASM 合约均显式声明其状态访问方式。正是这种对并行友好的状态访问,使感知冲突的调度成为可能。

  3. 03

    确定性调度器

    仅依据已排序的批次及其冲突图来确定通道分配。时序、线程数量与硬件配置绝不会改变结果。

  4. 04

    通道执行器

    针对通道本地状态运行精简的确定性代码,并采用感知硬件特性的验证方式,使处理器核心保持忙碌而无需共享锁。

  5. 05

    规范合并

    按规范顺序合并各通道的增量,并计算出供 QSE 验证者认证的状态承诺。

  6. 06

    索引流服务

    将已完成最终确认的状态变更,以有序数据流的形式发送给 Orbitra Prime、区块浏览器、分析工具与机构对账系统。

安全与故障控制

并行负载下的确定性

并行执行唯有在绝不会改变结果的前提下,才适合用于金融账本。以下这些性质,使这一主张可以被验证。

  • 串行等价性无论运行了多少条通道,最终提交的状态都与按规范顺序串行执行所产生的状态完全一致。任何验证者都可以通过重放来确认这一点。
  • 声明访问强制执行任何在其声明集合之外进行读取或写入的交易,都会以确定性方式失败。隐藏的依赖关系无法波及相邻通道。
  • 争用隔离当大量交易指向同一状态——例如一个活跃市场或一个热门合约——时,它们会在单一通道内串行化处理。无关的通道则不受影响,继续运行。
  • 计量资源计算与存储均有明确定价,因此任何工作负载都无法在不为其所消耗的容量付费的情况下垄断通道。
  • 法定人数核验的承诺状态承诺只有在 QSE 法定人数各自独立重现之后,才会最终确认。执行结果出现分歧的执行者,会在最终确认之前而非之后被检测出来。

跨越三大系统

贯穿三大系统的并行执行

Orbitra Prime

交易智能

Orbitra Prime 中某一市场的订单,不会排在另一市场的无关活动之后。索引流会直接依据已最终确认的状态,为 Prime 的持仓、订单簿与历史记录提供数据。

Orbitra L1

结算与计算

VectorLanes 是 Orbitra L1 的执行层。它并行运行 ApexMatch 的转换与 NexusWASM 合约,并将一份有序的状态承诺交给 QSE 进行认证。

Orbitra Realm

应用与商业

Orbitra Realm 中的支付、代币化、游戏与数据应用,与市场活动并行运行,而不必与其争夺单一的执行线程。声明状态访问范围越窄的合约,获得的并行度就越高;EVM Capsule 则运行在自己独立的隔离域中,拥有独立的资源限制。

价值

并行确定性带来了什么

交易者与用户
您的订单不会排在与其毫无关联的活动之后,您所看到的状态,正是每个验证者都一致认可的、已最终确认的状态。
机构
容量会随独立市场与应用数量的增长而扩展,而每一项结果都始终可供审计与对账时复现。
开发者
为并行性设计状态,调度器就会为此给予回报。确定性语义无需考虑任何竞态条件:冲突都会被排序处理,而绝不会被竞争抢占。

技术规格

技术规格

执行模型
基于独立状态的并行通道
通道配置
256 条以上并行通道(工程配置)
调度
感知冲突且具有确定性,依据声明的读写集合推导得出
等价性
与按规范顺序串行执行该批次完全相同
签名
在调度前以批量方式验证
状态访问
通道本地化,对未声明的访问以确定性方式失败
输出
基于已最终确认状态的流式索引输出
终局性
QSE 法定人数认证的单一全局状态承诺
容量
1,000,000 TPS 满容量架构

1,000,000 笔每秒交易代表 ORBITRA ONE™ 经工程设计的聚合满容量架构,旨在按既定基准测试条件进行验证。

术语

术语

通道
处理在同一批次中不与其他任何通道发生状态交集的交易的一条执行路径。
读写集合
一笔交易声明将要读取与修改的状态。调度器依据它们在执行前检测冲突。
冲突图
标示一个批次中哪些交易触及了重叠状态、因而必须排序的映射图。
串行等价性
VectorLanes 与可串行化数据库共有的正确性标准:并行执行必须得出与对同一有序批次进行串行运行完全相同的状态。
状态承诺
一个批次执行后完整状态的加密摘要,由 QSE 验证者重现并加以认证。

一个网络,无限市场。

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