Solana SVM：Sealevel虚拟机

Solana因其出色的性能能力而受到广泛关注，这些能力使其能够以几乎没有费用的情况下每秒处理数千笔交易。Solana先进技术的关键元素之一是其执行环境SVM，其中包括Sealevel并行引擎。

本文介绍了Solana虚拟机（SVM）及其如何使Solana区块链相较于传统EVM区块链（如以太坊）提供更高的性能。尽管EVM长期以来一直是加密领域的主流虚拟机标准，但我们还将探讨SVM如何通过Nitro和Eclipse等Rollup解决方案逐渐扩展。

Solana虚拟机（SVM）和Sealevel解释

Solana虚拟机（SVM）是Solana网络上的执行环境，处理交易和智能合约。为了更好地理解SVM，我们需要了解虚拟机在加密网络中的工作原理。

在区块链的背景下，虚拟机（VM）是一种运行程序的软件，通常被称为运行时环境，用于执行加密网络的智能合约。当提交交易时，网络的虚拟机会负责处理它并管理区块链状态（网络的当前状态），这会受到交易执行的影响。VM定义了更改网络状态的具体规则。

在处理交易时，VM将智能合约代码转换为可由验证者硬件执行的格式。在Solana上，主要用于编写智能合约的语言是Rust、C和C++，这些语言通过Solana虚拟机（SVM）编译成BPF字节码，从而使网络节点（验证者）能够高效执行交易。

Solana网络的节点，称为验证者，每个节点都运行自己的Solana虚拟机（SVM）独立环境，以在区块链上保持共识。当部署智能合约时，它会将所需的状态变化传达给运行时。Solana运行时将这些状态变化转发给每个验证者系统内运行的SVM实例。所有验证者节点都会接收到并翻译这些变化，更新区块链。SVM实例的分布确保了去中心化网络，降低DDoS攻击或关闭的风险，并且这种隔离性保证了智能合约中的潜在漏洞不会影响整个Solana网络的安全或稳定。

总之，这些SVM实例可以看作是执行必要操作的小型计算机，根据交易提供的指令更新Solana网络的状态。虽然许多区块链依赖于以太坊虚拟机（EVM），Solana开发了自己的虚拟机，具有独特的功能，提供了更好的性能。

SVM的关键组件是Sealevel引擎。Sealevel引擎通过允许多个智能合约同时运行而不影响彼此的性能，实现了Solana执行环境内的“水平”扩展，即并行处理。Solana智能合约描述了在运行时将读取或写入的数据（状态），使得没有冲突的交易可以同时运行，即使只是读取相同的信息。Sealevel使SVM能够同时处理数万笔交易，而不像以太坊虚拟机（EVM）那样逐一处理。

SVM vs EVM（以太坊虚拟机）

尽管EVM和SVM执行类似功能，Solana VM更高效、更快速。在EVM上，当智能合约从用户余额转移一美元时，该交易存储在特定合约的存储中。这种设计在并行处理多笔交易时可能出现问题。例如，两个不同的智能合约可能同时尝试花费用户的余额，或另一个合约在更新过程中读取同一用户的余额，导致不一致和冲突。

SVM的优势：

• 并行处理：SVM通过Sealevel引擎实现并行处理，避免了这种冲突。
• 效率：SVM的设计使其能够更高效地处理交易。

相反，Solana的账户模型将数据（如用户余额）分离，以提高组织性和效率。在SVM执行之前，Solana上的交易需要明确指定将要读取和修改的数据。如前所述，这允许不与同一数据交互的程序并行运行，有助于缓解拥堵并降低高费用。例如，Solana VM可以同时处理Toly向Raj发送一美元和Armani向Chase发送三美元的交易。

SVM的优势：

• 数据分离提高了效率。
• 明确的数据规范减少了交易冲突。

EVM难以同时处理多笔交易，部分原因在于它是“单线程”运行环境，一次只能处理一个合约。因此，EVM设计未能利用多核硬件，导致验证者硬件的其他核心未充分利用，常导致网络拥堵和较高交易费用。此外，EVM的局限还在于维持低硬件要求的设计。

相反，Sealevel通过高效利用硬件资源优化Solana运行时性能。SVM是多线程运行环境，利用验证者机器的所有核心并行处理多笔交易，使Solana随着硬件改进而更有效地扩展。SVM架构还改进了交易费用管理，开发了本地化费用市场，每个智能合约单独分配费用，而EVM链依赖全球费用市场，导致不同类型的交易相互影响。

由于所有这些原因，SVM的并行处理能力使Solana能够实现显著更高的TPS（每秒交易数），从而带来更快的交易速度和几乎不可见的费用，相比EVM架构优势明显。这使得SVM成为下一代区块链环境，更高效且性能更强。随着更多开发者认识到这一点，SVM作为智能合约执行环境的采用率在增加，并且一个新兴的SVM Rollup生态系统正在形成。

新兴的SVM Rollup生态系统

Rollup是一种区块链扩展解决方案，通过在Layer 1区块链（如Solana）外处理交易，并将数据回溯到Layer 1来减少网络拥堵和交易费用。Rollup的最大优势是能够完全自定义链，从而满足不同的使用需求，如定制订单簿、加密mempool以最小化MEV（矿工可提取价值）或专门的应用程序。

虚拟机还可以简化在其他使用相同VM的链上进行部署的过程。这种网络效应极大地惠及了以太坊及其VM。SVM最近取得了许多进展，主要项目如Nitro和Eclipse正致力于为Solana开发Rollup技术。

Nitro

Nitro是一个乐观Rollup解决方案，类似于Arbitrum或Optimism，利用Solana虚拟机（SVM）使Solana开发者能够将他们的dApp移植到各种生态系统中。Nitro计划首先在Sei上推出，这是一条基于Cosmos的专用交易链，然后扩展到其他链。Nitro使用SVM并行执行交易，用户可以像在Solana上一样操作，而Nitro使用Sei进行结算和共识。此外，作为Cosmos生态系统的一部分，Nitro的项目及其用户将能够受益于IBC互操作性技术，访问Cosmos资产和流动性。

Eclipse

另一个正在开发的SVM Rollup解决方案是Eclipse，旨在促进可定制Rollup的部署。Eclipse的乐观Rollup使项目能够创建自己独特的应用链，同时受益于已建立网络的安全性（如Cosmos应用链、Polygon、以太坊）并利用SVM。SVM作为执行环境，Eclipse负责结算，共识和数据可用性由开发者选择的Layer 1网络管理。目前，Eclipse提供乐观Rollup解决方案，但也在努力推出zk-rollup。

Eclipse已经宣布了两种基于SVM的Rollup解决方案：

1. Polygon SVM：任何在Solana上构建的项目都可以轻松部署到Polygon网络。
2. Cascade：由Injective和Eclipse推出，优化用于IBC生态系统。它将允许Solana项目无缝部署到Cascade，并访问Cosmos应用链的资产和流动性。此外，Injective上的项目现在可以利用Cascade的并行SVM。

这些解决方案简化了Solana VM的使用并扩大了其影响力，使其他链的用户能够体验Solana的并行处理优势，从而吸引更多项目将其dApp迁移到Solana，享受其架构带来的好处并吸引更多用户。

SVM是面向开发者的下一代区块链环境

尽管只有三年历史，Solana已展示出令人印象深刻的性能，Nitro和Eclipse等扩展解决方案的开发强调了其创新执行架构的成功。Solana从比特币和以太坊等旧网络面临的挑战中汲取了经验。比特币未设计用于智能合约，促使以太坊的出现；以太坊未准备好应对大规模采用和高速交易，为Solana和并行处理铺平了道路。此外，开发者访问SVM环境变得更容易，Neon Labs引入Solidity兼容性和即将推出的Runtime v2升级，将允许使用多种编程语言（如Move）构建SVM兼容的dApp。

显而易见，Solana VM为构建下一代应用程序提供了更先进的环境。并行处理交易使得更高的吞吐量成为可能，类似于传统金融，允许开发者构建各种产品而无需担心速度限制或费用。拥有每秒15笔交易（TPS）的链条不足以推动加密货币的大规模采用。凭借SVM和Sealevel，Solana能够在没有拥堵和显著交易费用的情况下处理数千笔交易，使其成为构建新应用程序的理想环境。随着验证者硬件的改进，Solana的Sealevel运行时将能够并行处理更多交易，扩大SVM和EVM之间的差距，同时吸引更多用户。

Squads将支持Solana虚拟机（SVM）的扩展，并为整个SVM生态系统带来多签名（multisig）功能，使任何人都能使用最佳的区块链执行环境和最佳的自我托管体验来管理链上资产。