หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้มาจากDfinityFun（ID：DfinityFun）พิมพ์ซ้ำโดย Odaily โดยได้รับอนุญาต

หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้มาจาก

" ต่อไปนี้คือการแนะนำอย่างเป็นทางการของ DFINITY เกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของแพลตฟอร์มการพัฒนาคอมพิวเตอร์บนอินเทอร์เน็ต และวิธีที่สัญญาอัจฉริยะยุคใหม่ของ DFINITY - "คอนเทนเนอร์ซอฟต์แวร์" ช่วยให้บริการอินเทอร์เน็ตแบบกระจายอำนาจขยายขนาดไปยังผู้ใช้หลายพันล้านคน

ชื่อเรื่องรอง

ระบบประสาทเครือข่าย (NNS)

คอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ตใช้โปรโตคอลคอมพิวเตอร์แบบบล็อกเชนที่เรียกว่า Internet Computer Protocol (ICP) เครือข่ายนั้นได้รับการออกแบบตามโครงสร้างแบบลำดับชั้น ชั้นล่างสุดเป็นศูนย์ข้อมูลอิสระที่โฮสต์โหนดฮาร์ดแวร์เฉพาะ (Nodes) เครื่องโหนดเหล่านี้ถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเครือข่ายย่อย (Subnets) ซับเน็ตมาสเตอร์เรียกใช้คอนเทนเนอร์ซอฟต์แวร์ (Canisters) ซึ่งเป็นหน่วยคอมพิวเตอร์พื้นฐานที่ทำงานร่วมกันได้ซึ่งอัปโหลดโดยผู้ใช้ และคอนเทนเนอร์ประกอบด้วยรหัสและสถานะ

เอกลักษณ์ของ ICP คือ Network Neuron System (NNS) ซึ่งควบคุม กำหนดค่า และจัดการเครือข่าย

NNS ยังมีบทบาทสำคัญในเศรษฐศาสตร์โทเค็น NNS สร้างโทเค็น ICP ใหม่ (เดิมเรียกว่าโทเค็น DFN) เพื่อให้รางวัลแก่โหนด โหนดแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ประเภทหนึ่งคือโหนดฮาร์ดแวร์เฉพาะที่ทำงานในศูนย์ข้อมูล และอีกประเภทคือโหนดเซลล์ประสาทการลงคะแนนที่สร้างขึ้นโดยการปักหลัก ICP ใน NNS โหนดเซลล์ประสาทควบคุมข้อเสนอในเครือข่าย เมื่อ NNS ออกโทเค็น ICP ใหม่เพื่อให้รางวัลแก่ศูนย์ข้อมูลและเซลล์ประสาท นี่เป็นส่วนหนึ่งของอัตราเงินเฟ้อ

ในที่สุด เจ้าของศูนย์ข้อมูลและเจ้าของเซลล์ประสาทสามารถรับโทเค็น ICP และแลกเปลี่ยนกับเจ้าของคอนเทนเนอร์และผู้จัดการได้ เจ้าของคอนเทนเนอร์และผู้จัดการแปลงโทเค็นเหล่านี้เป็นวงจร ซึ่งจะใช้เพื่อเติมคอนเทนเนอร์ของตน (เช่น ค่าน้ำมัน) ตัวอย่างเช่น เมื่อคอนเทนเนอร์เหล่านี้ทำการคำนวณหรือจัดเก็บหน่วยความจำ วงจรจำเป็นต้องใช้ตลอดกระบวนการ หลังจากหมดรอบแล้ว จะต้องเติมรอบเพิ่มเติมเพื่อให้ทำงานต่อไปได้ นี่คือส่วนเงินฝืด

ชื่อเรื่องรอง

เครือข่ายย่อย

เพื่อให้เข้าใจอินเทอร์เน็ตคอมพิวเตอร์ ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจแนวคิดของเครือข่ายย่อย ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของเครือข่ายทั้งหมด เครือข่ายย่อยมีหน้าที่รับผิดชอบในการโฮสต์ชุดย่อยต่างๆ ของคอนเทนเนอร์ซอฟต์แวร์ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ต ภายใต้การควบคุมของ NNS เครื่องโหนดที่ดึงมาจากศูนย์ข้อมูลต่างๆ จะถูกรวบรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างซับเน็ต โหนดเหล่านี้ทำงานร่วมกันผ่าน ICP เพื่อจำลองข้อมูลและการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับคอนเทนเนอร์ซอฟต์แวร์ที่เป็นโฮสต์อย่างสมมาตร

NNS รวมโหนดจากศูนย์ข้อมูลอิสระเมื่อสร้างเครือข่ายย่อย ด้วยการใช้เทคโนโลยีความทนทานต่อข้อผิดพลาดของไบแซนไทน์และเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่พัฒนาโดย DFINITY โปรโตคอล ICP สามารถรับประกันได้ว่าซับเน็ตจะป้องกันการงัดแงะและไม่มีวันล่ม แม้ว่าเครือข่ายย่อยจะเป็นส่วนพื้นฐานของเครือข่ายคอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ตโดยรวม แต่ก็เป็นเครือข่ายที่ไม่เกี่ยวกับผู้ใช้และซอฟต์แวร์ ผู้ใช้และซอฟต์แวร์คอนเทนเนอร์จำเป็นต้องทราบตัวตนของคอนเทนเนอร์เท่านั้นจึงจะเรียกใช้ฟังก์ชันที่ใช้ร่วมกันได้

ความไม่รู้สึกนี้เป็นส่วนขยายของหลักการออกแบบพื้นฐานของอินเทอร์เน็ต บนอินเทอร์เน็ต (แบบดั้งเดิม) หากผู้ใช้ต้องการเชื่อมต่อกับซอฟต์แวร์บางอย่าง พวกเขาจำเป็นต้องทราบที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานซอฟต์แวร์และพอร์ต TCP ที่ซอฟต์แวร์กำลังฟังอยู่ บนอินเทอร์เน็ตคอมพิวเตอร์ หากผู้ใช้ต้องการเรียกใช้ฟังก์ชัน พวกเขาเพียงแค่ต้องทราบข้อมูลประจำตัวของคอนเทนเนอร์และลายเซ็นของฟังก์ชันเท่านั้น ในลักษณะเดียวกับที่อินเทอร์เน็ตสร้างการเชื่อมต่อที่ราบรื่น DFINITY สร้างโลกที่ไร้รอยต่อสำหรับซอฟต์แวร์ โดยที่ซอฟต์แวร์ลิขสิทธิ์ใดๆ สามารถเรียกซอฟต์แวร์อื่นได้โดยตรง โดยไม่ต้องมีความรู้พื้นฐานในการทำงานของเครือข่าย

คอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ตยังรับประกันความไม่รับรู้ของซับเน็ตด้วยวิธีอื่นๆ NNS สามารถแยกและรวมซับเน็ตเพื่อปรับสมดุลของโหลดทั่วทั้งเครือข่าย แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่ได้รับผลกระทบสำหรับคอนเทนเนอร์ที่โฮสต์

ในตัวอย่างนี้ เรามี ABC ซับเน็ตเสมือนที่โฮสต์คอนเทนเนอร์ซอฟต์แวร์ 11 รายการ NNS ระบุถึงความจำเป็นในการแยกประสิทธิภาพการปรับขนาดเครือข่าย ซึ่งในกรณีนี้ซับเน็ต ABC จะโฮสต์คอนเทนเนอร์ 1–6 ต่อไป แต่ในขณะเดียวกันก็สร้างเครือข่ายย่อย XYZ ใหม่เพื่อโฮสต์คอนเทนเนอร์ 7–11 ในระหว่างการปรับขนาด คอนเทนเนอร์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องจะไม่มีการหยุดชะงักของบริการ

ซับเน็ตแต่ละประเภทมีคุณสมบัติและการทำงานบางอย่างสำหรับคอนเทนเนอร์ของคุณ ตัวอย่างเช่น หากคอนเทนเนอร์ของคุณโฮสต์อยู่ในซับเน็ตข้อมูล คอนเทนเนอร์ดังกล่าวจะสามารถรองรับการโทรได้ แต่คอนเทนเนอร์อื่นๆ จะจัดการไม่ได้ ในการเรียกคอนเทนเนอร์อื่น คุณต้องมีเครือข่ายย่อยของระบบ เครือข่ายย่อยที่เชื่อถือได้เป็นสิ่งจำเป็นหากคุณต้องการให้คอนเทนเนอร์ของคุณสามารถรักษาสมดุลของโทเค็น ICP หรือส่งวงจรไปยังคอนเทนเนอร์อื่นได้ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ คอนเทนเนอร์การกำกับดูแลจึงควรโฮสต์ในเครือข่ายย่อยที่เชื่อถือได้เท่านั้น

การทำงานของซับเน็ตส่วนหนึ่งมาจากค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ของเลเยอร์พื้นฐาน นี่เป็นพื้นที่ที่น่าตื่นเต้นในวิทยาศาสตร์พื้นฐานที่เราหวังว่าจะแบ่งปันกับสาธารณะในเร็ว ๆ นี้ รวมถึงเทคนิคการเข้ารหัสใหม่ที่ช่วยให้ NNS สามารถซ่อมแซมซับเน็ตที่เสียหายได้

ชื่อเรื่องรอง

คอนเทนเนอร์

จุดประสงค์ของเครือข่ายย่อยคือการโฮสต์คอนเทนเนอร์ คอนเทนเนอร์ทำงานในไฮเปอร์ไวเซอร์เฉพาะและโต้ตอบกับคอนเทนเนอร์อื่นผ่าน API ที่ระบุต่อสาธารณะ คอนเทนเนอร์ประกอบด้วย WebAssembly bytecode ที่ทำงานบนเครื่องเสมือน WebAssembly และเพจข้อมูลในหน่วยความจำที่ทำงานอยู่ภายใน โดยทั่วไปแล้ว WebAssembly bytecode นี้สร้างขึ้นโดยการคอมไพล์ภาษาโปรแกรม เช่น Rust หรือ Motoko รหัสไบต์นี้จะมีรันไทม์ที่ช่วยให้นักพัฒนาสามารถโต้ตอบกับ API ได้อย่างง่ายดาย

บนคอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ต มีสองวิธีในการเรียกใช้ฟังก์ชันที่แชร์โดยคอนเทนเนอร์: อัปเดตการโทรหรือการสอบถาม ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ เมื่อคุณเรียกฟังก์ชันเป็นการเรียกใช้การอัปเดต การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ทำกับข้อมูลในหน่วยความจำของคอนเทนเนอร์จะยังคงอยู่ ในขณะที่เมื่อคุณเรียกใช้ฟังก์ชันเป็นการเรียกคิวรี การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ทำกับหน่วยความจำจะยังคงอยู่ใน will ทิ้งหลังจากดำเนินการ

การเปลี่ยนแปลงจากการเรียกอัปเดตจะคงอยู่ และไม่มีการดัดแปลงเนื่องจากโปรโตคอลคอมพิวเตอร์ ICP blockchain รันการเปลี่ยนแปลงบนทุกโหนดในซับเน็ต อย่างที่คุณคาดไว้ การเรียกเหล่านี้อยู่ในลำดับการโทรทั่วโลกที่สอดคล้องกัน ทำให้สามารถดำเนินการพร้อมกันในสภาพแวดล้อมการดำเนินการที่กำหนดขึ้นอย่างสมบูรณ์ การโทรอัปเดตเสร็จสิ้นภายในสองวินาที

ในทางตรงกันข้าม การเรียกแบบสอบถามจะไม่คงอยู่การเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่ทำกับหน่วยความจำจะถูกยกเลิกหลังจากรัน มีประสิทธิภาพและราคาถูกมาก และใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีในการดำเนินการให้เสร็จ เนื่องจากไม่ได้ทำงานบนโหนดทั้งหมดในเครือข่ายย่อย ซึ่งหมายความว่ามีระดับความปลอดภัยที่ต่ำกว่า

ในตัวอย่างนี้ ผู้ใช้ร้องขอหน้าข่าวที่กำหนดเอง และเนื้อหาที่สร้างขึ้นใหม่จะพร้อมใช้งานทันที

ชื่อเรื่องรอง

การจัดเก็บอัตโนมัติ การคงอยู่ของมุมฉาก

วิธีที่นักพัฒนาเก็บรักษาข้อมูลเป็นหนึ่งในสิ่งที่ยอดเยี่ยมที่สุดเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ต นักพัฒนาไม่ต้องคิดถึงการคงอยู่ พวกเขาเพียงแค่เขียนโค้ดและการคงอยู่จะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ สิ่งนี้เรียกว่าการคงอยู่ของมุมฉาก เนื่องจากคอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ตเก็บเพจข้อมูลหน่วยความจำไว้ในคอนเทนเนอร์

คุณอาจสงสัยว่าทั้งหมดนี้ทำงานอย่างไร คอนเทนเนอร์เป็นตัวบังคับใช้ซอฟต์แวร์สำหรับการเรียกอัปเดตที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหน้าข้อมูลหน่วยความจำ ซึ่งหมายความว่า ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง จะมีเธรดการดำเนินการภายในคอนเทนเนอร์ได้เพียงหนึ่งเธรดเท่านั้น

ในทางตรงข้าม การเรียกแบบสอบถามจะไม่เปลี่ยนแปลงหน่วยความจำอย่างถาวร สิ่งนี้ทำให้เธรดที่เกิดขึ้นพร้อมกันจำนวนเท่าใดก็ได้ภายในคอนเทนเนอร์เพื่อประมวลผลการเรียกแบบสอบถามในเวลาใดก็ตาม การเรียกแบบสอบถามเหล่านี้รันกับสแน็ปช็อตหน่วยความจำที่กำหนดล่าสุดซึ่งบันทึกไว้ในสถานะรูท

ในที่สุดคอนเทนเนอร์สามารถสร้างคอนเทนเนอร์ใหม่และคอนเทนเนอร์สามารถแยกตัวเองได้ คุณเพียงแค่ระบุรหัส bytecode ของ WebAssembly เพื่อสร้างคอนเทนเนอร์ใหม่ และหน้าข้อมูลในหน่วยความจำจะเริ่มว่างเปล่า เมื่อคอนเทนเนอร์แยกออก สำเนาที่เพิ่งวางไข่จะถูกสร้างขึ้นซึ่งเหมือนกับหน้าหน่วยความจำภายใน เมื่อพูดถึงการสร้างบริการอินเทอร์เน็ตที่ปรับขนาดได้ Fork นั้นทรงพลังอย่างยิ่ง

ชื่อเรื่องรอง

ความสามารถในการปรับขนาด

ตอนนี้เรามาพูดถึงความสามารถในการปรับขนาดของบริการคอมพิวเตอร์ทางอินเทอร์เน็ต คอนเทนเนอร์ประเภทต่างๆ มีขีดจำกัดบนของความจุที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น คอนเทนเนอร์สามารถจัดเก็บหน่วยความจำได้เพียง 4GB เนื่องจากข้อจำกัดในการใช้งาน WebAssembly ดังนั้น เมื่อเราต้องการสร้างบริการอินเทอร์เน็ตที่สามารถปรับขนาดได้ถึงผู้ใช้หลายพันล้านคน เราจึงต้องใช้สถาปัตยกรรมหลายคอนเทนเนอร์

เราอาจต้องการสร้างคอนเทนเนอร์พิเศษเพื่อสร้างสำเนาจำนวนมากของคอนเทนเนอร์ จากนั้นแบ่งเนื้อหาของผู้ใช้ออกเป็นคอนเทนเนอร์ต่างๆ เพื่อสร้างบริการอินเทอร์เน็ตที่ปรับขนาดได้ อย่างไรก็ตาม สถาปัตยกรรมนี้มีความเรียบง่ายมากเกินไปด้วยเหตุผลหลายประการ

เป็นความจริงที่แต่ละคอนเทนเนอร์เพิ่มเติมจะเพิ่มความจุของหน่วยความจำโดยรวม และการเพิ่มจำนวนของคอนเทนเนอร์จะเพิ่มการอัปเดตโดยรวมและทรูพุตการโทรสอบถาม แต่เราไม่สามารถปรับขนาดคำขอการโทรสอบถามสำหรับเนื้อหาผู้ใช้เฉพาะได้ เมื่อใดก็ตามที่เราเพิ่มความจุของระบบโดยการเพิ่มคอนเทนเนอร์เศษ เราจำเป็นต้องปรับสมดุลเนื้อหาของผู้ใช้ ซึ่งไม่ใช่สถาปัตยกรรมที่ปรับขนาดได้ที่ขอบ นอกจากนี้ยังไม่มีวิธีที่ดีในการให้บริการข้อมูลจากแบบจำลองที่ใกล้เคียงที่สุดแก่ผู้ใช้ปลายทางในขณะสืบค้น เราต้องการสถาปัตยกรรมแบบสองชั้น คอนเทนเนอร์ส่วนหน้าและคอนเทนเนอร์ส่วนหลัง

Internet Computer มีคุณสมบัติที่น่าสนใจบางอย่างเพื่อยึดผู้ใช้ปลายทางกับคอนเทนเนอร์ส่วนหน้า เช่น การอนุญาตให้แมปชื่อโดเมนกับคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าหลายรายการผ่าน NNS (เหมือน DNS) เมื่อผู้ใช้ปลายทางต้องการแก้ไขชื่อโดเมน คอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ตจะดูจำนวนโหนดจำลองทั้งหมดในซับเน็ตทั้งหมดที่โฮสต์คอนเทนเนอร์ส่วนหน้า และส่งคืนที่อยู่ IP ของโหนดจำลองที่ใกล้เคียงที่สุด ซึ่งส่งผลให้ผู้ใช้ดำเนินการค้นหาบนเรพลิคาที่ใกล้เคียงที่สุด ลดเวลาแฝงของเครือข่ายโดยธรรมชาติและปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้ ให้ประโยชน์ของการประมวลผลที่ขอบโดยไม่ต้องใช้เครือข่ายการส่งเนื้อหา (CDN)

เพื่อใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะนี้อย่างเต็มที่ เราจำเป็นต้องมีโครงสร้างแบบคลาสสิกสองชั้นที่มีคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าและคอนเทนเนอร์ส่วนหลัง ในตัวอย่างนี้ เว็บเบราว์เซอร์ต้องการโหลดรูปโปรไฟล์

ขั้นตอนที่ 1 เว็บเบราว์เซอร์จะถูกแมปกับคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าที่ทำงานบนเครือข่ายย่อยที่มีโหนดใกล้เคียง เว็บเบราว์เซอร์จะส่งการเรียกแบบสอบถามไปยังโหนดใกล้เคียงเพื่อดึงรูปภาพ

ขั้นตอนที่ 2 คอนเทนเนอร์ส่วนหน้าจะส่งคำขอการโทรข้ามคอนเทนเนอร์ไปยังคอนเทนเนอร์ข้อมูลที่บันทึกรูปภาพ

ขั้นที่ 3 หากการตอบกลับการเรียกแบบสอบถามที่ส่งคืนโดยคอนเทนเนอร์จัดเก็บข้อมูลเกี่ยวข้องกับเนื้อหาแบบคงที่ (เช่น ภาพถ่าย) ข้อมูลสามารถเก็บไว้ในแคชได้ ในกรณีนี้ โหนดจำลองที่รันการเรียกคิวรีของคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าสามารถเก็บการตอบสนอง (เช่น ข้อมูล) ของการเรียกคิวรีไว้ในแคชคิวรี

ขั้นตอนที่ 4 กลไกการแคชการเรียกคิวรีนั้นไม่ไวต่อรหัสคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าโดยสิ้นเชิง เมื่อคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าที่เรียกใช้โดยผู้ใช้ได้รวบรวมข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว ก็จะสามารถส่งคืนเนื้อหาผ่านการตอบกลับการโทรสอบถามหรือคำขอ HTTP

เมื่อเวลาผ่านไป แคชการสืบค้นของโหนดจะสะสมเนื้อหาแบบสแตติก และสร้างข้อมูลที่น่าสนใจสำหรับผู้ใช้ที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์การใช้งานที่รวดเร็วและดียิ่งขึ้น ด้วยวิธีนี้ สถาปัตยกรรมเนทีฟเอดจ์ของคอมพิวเตอร์อินเทอร์เน็ตจะมอบข้อได้เปรียบของเครือข่ายการส่งเนื้อหาโดยไม่ต้องให้นักพัฒนาทำอะไรเป็นพิเศษหรือขอความช่วยเหลือจากบริการที่เป็นกรรมสิทธิ์แยกต่างหาก

เมื่อ UX/UI ที่ทำงานบนเว็บเบราว์เซอร์หรือสมาร์ทโฟนได้กำหนดว่าคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าใดมีหน้าที่รับผิดชอบในการประสานการเปลี่ยนแปลงกับเนื้อหาหรือข้อมูลบางส่วน ก็สามารถส่งการเรียกอัปเดตผ่านอินเทอร์เฟซมาตรฐานเพื่อแก้ไขเนื้อหาหรือข้อมูลได้

คอนเทนเนอร์ส่วนหน้านี้โดยทั่วไปจะทำการเรียกอัปเดตข้ามคอนเทนเนอร์เพิ่มเติมเพื่อใช้การเปลี่ยนแปลงที่ต้องการ

ชื่อเรื่องรอง

เปิดบริการอินเทอร์เน็ต

โดยสรุป เรามาพูดถึงการออกแบบบริการอินเทอร์เน็ตแบบเปิดโดยใช้สถาปัตยกรรมแบบสองชั้นของคอนเทนเนอร์ส่วนหน้าและคอนเทนเนอร์ข้อมูลส่วนหลัง ขั้นแรก เมื่อคุณเขียนโค้ดคอนเทนเนอร์ส่วนหน้า คุณจะลดความซับซ้อนของงานโดยใช้คลาสไลบรารีที่มีอยู่ซึ่งเรียกว่า BigMap