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以太坊2.0主網客戶端性能比較:Lighthouse、Lodestar等_SLOT:EtherCare

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基于最新的性能指標比較以太坊 2.0 主網上所有可用的客戶端。

2020年12月以太坊 2.0 信標鏈發布之后,現在是時候介紹以及比較現有的協議實現了。本文作為該系列文章的第一部分,將按照字母排序比較 5 個主要客戶端的信標鏈節點性能和資源利用率。

Lighthouse (Rust, Sigma Prime)

Lodestar (TypeScript, ChainSafe Systems)

Nimbus (Nim, Status)

Prysm (Go, Prysmatic Labs)

Teku (Java, ConsenSys Quorum)

以太坊 2.0 主網基礎設施由三個主要組件組成:

信標鏈是 PoS (權益證明) 鏈。當前的以太坊 1.x 鏈 (共識為PoW) 與以太坊 2.0 合并之后,信標鏈將成為保障以太坊安全的主干網。

驗證就好比 PoS 共識中的礦工。所有人都可以質押 32 ETH 成為驗證者,有權提議新區塊、對區塊敲定進行投票,然后獲得獎勵。

罰沒者正監視驗證者是否作惡,以防攻擊事件發生。任何一名驗證者違反規則,都會受到懲罰并被移出網絡。

以太坊Goerli測試網激活Shapella升級,驗證節點參與率為 29%:金色財經報道,以太坊Goerli測試網于3月15日6:26激活Shapella升級,在區塊觸發時驗證節點參與率為29%,這對以太坊來說較低。在YouTube直播中,以太坊客戶Teku的產品負責人Ben Edgington承認參與率低可能是由于驗證節點沒有及時升級到Goerli分叉。

以太坊核心開發者Tim Beiko發推稱,Goerli測試網正在處理存款,但有部分驗證節點尚未升級。深入研究測試網驗證節點面臨的一個挑戰是,鑒于ETH毫無價值,運行驗證節點/監控它的動力就會減少。另一個可能的原因是在分叉處處理了大量的取款憑證更改。鑒于這是人們第一次提交這些更改,還有更多需要處理的內容,這可能導致在低資源節點上丟失塊/證明。此外,以太坊開發人員將于3月16日22:00—23:30舉行電話會議,確定主網的上海升級日期。[2023/3/15 13:04:54]

需要注意的是,本文主要關注第一點,信標鏈是以太坊2.0網絡的基礎。研究人員可以在 Github 上找到所有相關的腳本、數據和繪圖,以便進一步分析:

>byz-f / eth2-bench-mainnet

本文將重點列出這些發現

同步指標

以太坊L2網絡總鎖倉量為51.3億美元:金色財經報道,L2BEAT數據顯示,截至1月8日,以太坊Layer2上總鎖倉量為51.3億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum,約26.2億美元,占比51.09%;其次是Optimism,鎖倉量為16億美元,占比31.24%;第三為dYdX,鎖倉量為3.72億美元,占比7.26%[2022/11/1 12:02:15]

第一個也是最令人興奮的問題:同步以太坊 2.0 信標鏈節點信息需要多長時間,結果見下圖。

在上表中,通過比較客戶端同步相同的 slot 需要花多少時間來比較其同步進程。在評選結果之前 (雖然這不是本文的討論范圍),關于該圖表我們需要知道三件事。

1. ?Prysm (紫色線) 有個特殊的地方是,它會連接以太坊 1.x 節點,從驗證者信息登記處獲取所有 ETH 存款,然后從 Eth1 狀態下構建 Eth2 創世。雖然從安全的角度來看,這一特性蠻有用的,因為用戶不必信任 Prysm 的開發者以獲得正確的創世狀態,但是這一過程需要些時間。因此,客戶端啟動與同步啟動的時間有明顯的偏移。(#8209)。

行情 | OKEx比特幣、以太坊季度合約精英賬戶多頭仍高于空頭:截至今日8點,OKEx比特幣季度合約精英賬戶中,多頭平均持倉比例為25.11%、空頭平均持倉比例為17.23%,多頭持倉和空頭差距較昨日有所增加,多頭仍高于空頭。以太坊季度合約精英賬戶中,多頭平均持倉比例為24.80%、空頭平均持倉比例為14.75%,多空頭差距也較昨日有所增加,多頭比例仍高出空頭。當前BTC合約持倉總量約為7.06萬個BTC,ETH合約持倉總量約為73.17萬個ETH,BTC、ETH持倉量較昨日均有所增加。[2019/3/12]

2. ?由于出現 JavaScript 堆內存不足的問題,在基準測試時 Lodestar (灰色線)出現了崩潰 (#2005)。但是,它在10秒后由腳本自動重啟。

3. 不可見:在初始同步時,Loderstar 還沒有完全驗證所有簽名 (#1217)。因此,目前尚不清楚 Loderstar 與其他客戶端的比較情況。

上面的圖表中,我們可以看到 Lighthouse (橙色線) 整體表現出色,Prysm、Teku (綠色線) 和Nimbus (藍色線) 在保持速度方面表現出色。但是,讓我們再來看看下面的圖表:

動態 | 以太坊核心開發團隊正在尋找新的硬分叉協調員:據cointelegraph報道,以太坊的核心開發團隊正在尋找新的硬分叉協調員。[2019/3/3]

在這個圖表中,我們把 Prysm 客戶端啟動和同步啟動 (即第一個信標鏈區塊產生) 之間的時間偏移刪去。那么可以看出,單純比較同步速度的話,Prysm 的表現略優于 Lighthouse,不到兩個小時就能同步完成,而 Lighthouse 需要兩個半小時。Teku 和 Nimbus 大概需要五個小時。

值得注意的是,Eth2 TypeScript 實現 (Lodestar使用的語言) 并不是僅為了成為運行一個全信標鏈或者驗證者節點的首選客戶端。相反,Lodestar將為以太坊2.0去中心化應用的所有web、瀏覽器和基于插件的組件提供基礎設施。

假設我們知道了客戶端的信標頭區塊當前所在的 slot 高度,并且可以查看在這 60 秒之前區塊頭的高度的話,我們就可以通過展示各客戶端每秒同步的 slot 數 (用點表示),來計算過去 60 秒的移動平均值以比較各客戶端的同步速度。移動平均值超過 10 分鐘的則用實線表示。

動態 | 以太坊未確認交易35856筆:據Etherscan.io數據顯示,當前以太坊未確認交易為35856筆,與此前基本持平,網絡擁堵情況沒有得到進一步改善。[2019/1/24]

結果與前一個圖表一致。盡管 Prysm 因為要花時間獲取 Eth1-狀態,它仍是同步速度最快的客戶端,每秒同步 60 slots。Lighthouse 緊跟其后,每秒同步 46 slots。稍顯落后的是 Teku (23/秒) 和 Nimbus (22/秒)。

然而什么是 slot 呢?在傳統的區塊鏈如比特幣和 Eth1 鏈中,要么有區塊要么沒有。那么當比較這些鏈上的客戶端性能時,我們會以塊數/秒為單位來比較其同步速度。這跟以 slot數/秒 為單位有何不同呢?

在以太坊 2.0 中,每 12 秒總有一個指定的 slot。如果驗證者被分配到一個 slot 中提議區塊,該 slot 便有一個區塊。然而,如果驗證者錯過該 slot,那么便是個空 slot (沒有區塊),但盡管如此,slot 的計數將繼續進行。因此,在以太坊2.0中,我們以 slots/秒 為單位計算同步速度。

在這個圖表中,我們把 (時間) 這一變量刪去,橫坐標為已同步的 slot 數,并把上一個圖表中的同步速度映射到該圖表中。所有客戶端都顯示一個趨勢:隨著 slot 的增加同步速度下降。由于該數據是在以太坊 2.0 主網上搜集的,我們知道有一條驗證者隊列正排隊等候進入 2.0 網絡。在撰寫本文時,等候隊列上有 13_458 名驗證者,按照每天新增 900 名驗證者的速度來算,需要等待將近 15 天。

了解了以太坊 2.0 主網驗證者數量呈線性增長之后,我們可以假設活躍驗證者集的規模變大使得同步速度減緩。

計算資源指標

在上半部分中,我們僅分析了同步指標,選出同步最快的客戶端。但是哪個客戶端在資源利用方面快且高效呢?

上面的圖表中,隨著同步 slot 的數量增加,比較各客戶端的數據庫容量。值得注意的是,關于完全同步主網節點 (420_000 slots),Lodestar 的占用空間最小,總共只有 1.49 GiB。Lighthouse (2.98 GiB) 和 Prysm (3.16 GiB) 的結果也不錯。

我們知道 Eth1 節點存儲完整的區塊歷史數據。盡管如此,Eth1 節點還是移除了歷史狀態以最小化數據庫所需的磁盤空間。Eth2 節點與這個概念相當。在磁盤上儲存所有塊的同時,他們會刪除最終狀態。兩者的主要區別為:為了方便起見,應將歷史狀態存儲于時段邊界中 (epoch boundaries)。目前,Nimbus 每 32 個 epoch 在時段邊界存儲狀態,然而 Lodestar 每 1024 個 epoch 將狀態記錄在磁盤中。在圖中可以清楚地看出差異。

該圖表相同,但是繪制了同步期間每個客戶端的常駐內存集的大小。從圖中得出,Nimbus 客戶端非常高效,在信標鏈主網的整個處理過程僅需要約 1 GiB RAM。緊接其后的是 Lighthouse 和 Lodestar,均略低于 3 GiB。

注意:Java 分配給 Teku 的堆外內存不在客戶端開發者的控制范圍之內。JVM 對可用內存的消耗量特別大。Teku 的指標結果在可用內存總量不同的情況下差異十分大。

最后但同樣重要的一點是,讓我們看一下 CPU 的利用率。在上面圖表中可以看到客戶端之間的一些有趣差異。

區塊鏈屬于一種高度分層的數據結構。同步區塊鏈數據、驗證區塊以及計算最新狀態,大部分工作都是按序列進行的。因此,客戶端面臨的挑戰便是盡可能地使該進程平行化。圖表顯示的結果與同步速度指標相當,Prysm 和 Lighthouse 領先 (數值更高意味著更加有效),而 Teku 保持良好。

FAQ

Q: 文章不錯,但請問為什么你沒有比較流量指標呢?

A: 我有比較,只是沒有對所有指標比較都進行評論。你可以在 Github 上找到沒有進行注釋的點對點、流量指標,想要進一步研究的話訪問:eth2-bench-mainnet/doc/00-plots-uncommented.md

Q: 你個人來說推薦哪個客戶端?

A: 這個問題很難回答。靠感覺走的話,我選擇 Lighthouse,我覺得它的總體用戶體驗、性能、功能以及工具可用性都很好。然而,Prysm 仍是最成熟并且是目前最快的客戶端。Teku 的使用體驗也很好,我認為所有客戶端都是產品級別的。

Q: 信標鏈數據庫大小會超過 1 TiB 嗎?

不,首先,與 Eth1 相比,信標鏈本身相對較小。驅動數據庫大小的主要因素是信標狀態。然而,與 Eth1 相比,Eth2 并不需要將所有狀態存儲在磁盤中,因為用戶總是可以從本地運行的區塊中重建任何狀態。

除此之外,PoS 有敲定這一工序,而 PoW沒有 (reorgs, 51% 攻擊)。一旦區塊被敲定,該區塊永遠不會被篡改。敲定的意思是,將來客戶端不用再從創世開始同步鏈的數據,而是獲取最后敲定的 epoch 的最新鏈頭的數據。

原文鏈接:

https://dev.to/q9/ethereum-2-0-mainnet-clients-3and

來源 | dev.to/q9

作者 |?Afri Schoedon

Tags:以太坊ETHLOTSLOT以太坊幣k線圖EtherCareUnipilotAlphaslot

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