Παράλληλη Εκτέλεση Έξυπνων Συμβολαίων με Επίγνωση του Επιπέδου Συγκρούσεων στο Φόρτο Εργασίας

Abstract

Η εισαγωγή του modular design σε συστήματα blockchain έχει αποφέρει σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση τους. Αυτή η σπονδυλωτή προσέγγιση επικεντρώνεται στο διαχωρισμό των επιπέδων consensus και εκτέλεσης, επιτρέποντας έτσι την ταυτόχρονη διανομή των block στο δίκτυο. Οι παραδοσιακές μέθοδοι για το χειρισμό της παράλληλης εκτέλεσης transactions περιλαμβάνουν είτε την ταξινόμηση των συναλλαγών σε μη συγκρουόμενες ομάδες χρησιμοποιώντας μια απαισιόδοξη προσέγγιση είτε την αισιόδοξη εκτέλεση όλων των συναλλαγών, με διακοπή και εκ νέου εκτέλεση κατά την ανίχνευση σύγκρουσης. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι δεν αξιολογούνται ούτε είναι κατάλληλες υπό υψηλά ανταγωνιστικά (contended) φορτία εργασίας, κάτι που όπως δείχνουμε είναι ένα σύνηθες φαινόμενο στα υπάρχοντα συστήματα blockchain. Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζουμε ένα μηχανισμό παράλληλης εκτέλεσης για έξυπνα συμβόλαια (smart contracts) που συνδυάζει ένα νέο αρχιτεκτονικό μοντέλο, που ονομάζεται Loose Coupling το οποίο αντιμετωπίζει τους περισσότερους υπάρχοντες φορείς επιθέσεων σε συνδυασμό με μια μηχανή εκτέλεσης που λειτουργεί αποτελεσματικά υπό contended workloads. Στο πλαίσιο του Loose Coupling οι κόμβοι δημιουργούν ασύγχρονα μεταδεδομένα (pre-execution) από συναλλαγές εκτός του κρίσιμου μονοπατιού του consensus, γεγονός που επιτρέπει την απόσβεση του κόστους μεταξύ των συμμετεχόντων. Στη συνέχεια, οι κόμβοι χρησιμοποιούν αυτά τα μεταδεδομένα για να εκτελούν αποτελεσματικά τις συναλλαγές παράλληλα. Επιπλέον, μια βελτιστοποίηση που εισαγάγαμε είναι η ελαχιστοποίηση του cache coherence traffic με την δρομολόγηση των συναλλαγών μιας αλυσίδας εξάρτησης στον ίδιο πυρήνα. Τέλος, τα αποτελέσματα αξιολόγησης της μηχανής εκτέλεσής μας δείχνουν ότι υπερτερεί έναντι μιας σύγχρονης προσέγγισης (Block-STM) έως και 1,4x σε contended workloads.