a16z：為什麼鏈的性能難以衡量？

Katie 辜

Odaily资深作者

2022-08-10 03:31

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刨根問底，這些性能指標到底怎麼用、怎麼比較。

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我們需要一種更細緻和徹底的方法來衡量和比較性能——將性能分解為多個組件，並在多個數據軸上比較權衡。本文定義了區塊鏈性能基本含義和概述了其存在的挑戰，並提供了評估區塊鏈性能時需要牢記的指導原則和關鍵原則。

二級標題

可擴展性vs. 性能

首先，可擴展性和性能具有標準的計算機科學含義，在區塊鏈中經常被誤用。性能度量系統當前能夠實現的目標。正如我們下面將要討論的，性能指標可能包括每秒交易數或交易確認時間中位數。另一方面，可擴展性衡量系統通過添加資源來提高性能的能力。

可擴展性本質上要求利用並行性。在區塊鏈空間中，L1 擴展似乎需要分叉或類似於分叉的東西。分叉的基本概念是將狀態分割成塊，以便不同的驗證器可以獨立處理，與可擴展性的定義非常匹配。在L2 還有更多的選項，允許添加並行處理，包括鏈下通道、Rollup 服務器和側鏈。

二級標題

但是延遲和吞吐量的測量和比較都很複雜。此外，個人用戶實際上並不關心吞吐量（這是一個系統範圍的度量）。他們真正關心的是延遲和交易費用。更具體地說，他們的交易盡可能快、盡可能通過便宜的價格得到確認。儘管許多其他計算機系統也以成本/性能為基礎進行評估，但交易費用是區塊鏈系統的一個新的性能軸，這在傳統計算機系統中並不真正存在。

二級標題

測量延遲的挑戰

延遲一開始看起來很簡單：交易需要多長時間才能得到確認？但有幾種不同的方法來回答這個問題。

首先，我們可以測量不同時間點之間的延遲，得到不同的結果。例如，當用戶在本地點擊“提交”按鈕時，還是當交易到達內存池時，我們開始測量延遲？當交易在一個提議的區塊中，或者當一個區塊被一個或六個後續區塊確認時，我們才停止計算時間嗎？

最常見的方法是從驗證者的角度，測量從用戶第一次廣播交易到合理地“確認”交易的時間。當然，不同的商家可能採用不同的驗收標準，甚至單個商家也可能根據交易金額的不同採用不同的標準。

以驗證器為中心的方法在實踐中忽略了一些重要的事情。首先，它忽略了點對點網絡上的延遲（從客戶端廣播一個交易到大多數節點聽到它需要多長時間？）和客戶端延遲（在客戶端的本地機器上準備一個交易需要多長時間？）客戶端延遲可能性非常小，對於簽署以太坊支付等簡單的交易來說是可以預測的，但對於更複雜的情況，如證明屏蔽的Zcash 交易是正確的，則可能非常重要。

即使我們將試圖測量延遲的時間窗口標準化，答案也是視情況而定。迄今為止，還沒有一個加密貨幣系統提供固定的交易延遲。一個基本的經驗法則是：

延遲是一個分佈狀態，而不是一個數字。網絡研究界早就明白這一點。特別強調的是分佈的“長尾”，因為即使0.1% 的交易（或web 服務器查詢）的高延遲也會嚴重影響最終用戶。

在區塊鏈中，確認延遲的變化有很多原因：批處理：

大多數係統以某種方式將交易批處理，例如，在大多數L1 系統上將交易批處理到區塊中。這將導致可變的延遲，因為一些交易將不得不等待，直到批處理填滿。其他人可能會幸運地最後加入。這些交易立即得到確認，並且不會經歷任何額外的延遲。可變擁塞：

大多數係統都會出現擁塞，這意味著發布的交易比系統能夠立即處理的交易要多。當交易在不可預測的時間進行廣播時，或者當新交易在一天或一周內的速度發生變化時，或者在對像熱門NFT 啟動這樣的外部事件時響應，擁塞的程度會發生變化。

共識層差異：

在L1 確認交易通常需要一組分佈式節點來達成對一個區塊的共識，這可能會增加可變的延遲，無論擁塞情況如何。工作量證明系統在不可預測的時間找到區塊。 PoS 系統還可以添加各種延遲（例如，如果在線節點數量不足，不能在一輪中組成一個委員會，或者如果需要改變觀點以應對領導者的崩潰）。

基於這些原因，一個好的指導原則應該是：

關於延遲的聲明應該顯示確認時間的分佈，而不是像平均值或中位數這樣的單個數字。

雖然像平均值、中位數或百分位數這樣的匯總統計提供了部分情況，但準確地評估一個系統需要考慮整個分佈。在某些應用程序中，如果延遲分佈相對簡單，則平均延遲可以提供很好的洞察。但在加密貨幣中，這種情況幾乎從未發生過。通常情況下，確認時間很長。

延遲是複雜的。報告的數據越多越好。理想情況下，應該在不同的擁塞條件下測量完整的延遲分佈。將延遲分解為不同的組件（本地、網絡、批處理、共識延遲）也是有幫助的。

二級標題

表面上看吞吐量似乎也很簡單：一個系統每秒可以處理多少交易？但有兩個主要的困難：究竟什麼是“交易”，以及我們是否在度量一個系統今天做什麼或者它可能做什麼？

不是所有的交易都是平等的。

雖然“每秒交易數”（tps）是度量區塊鏈性能的實際標準，但作為度量單位的交易存在問題的。對於提供通用可編程性（智能合約）或甚至有限功能的系統，如比特幣的多路交易或多信號驗證選項，其基本問題是：

不是所有的交易都是平等的。

這在以太坊中明顯是正確的，在以太坊中，交易可以包括任意代碼和任意修改狀態。以太坊中的gas 概念用於量化（並收取費用）交易正在進行的總體工作量，但這與EVM 執行環境高度相關。沒有簡單的方法來比較一組EVM 交易與一組使用BPF 環境的Solana 交易所做的工作總量。將兩者與一組比特幣交易進行比較同樣令人擔憂。

將交易層劃分為共識層和執行層的區塊鏈可以使這一點更加明確。在（純）共識層，吞吐量可以用每單位時間添加到鏈上的字節來衡量。執行層更複雜。

吞吐量聲明需要仔細解釋交易工作負載和驗證器的數量（它們的數量、實現和網絡連接）。在沒有任何明確標準的情況下，來自以太坊等流行網絡的歷史工作量就足夠了。