Solana是世界上性能很强的无许可区块链。Solana团队由来自高通、英特尔和谷歌的先驱技术专家组成，一直专注于构建Solana所需的技术，以满足这些突破性的性能标准。同时，Solana正在实施一些优化和新技术，以实现网络突飞猛进的扩展。
Solana的技术实现标志着区块链的发展已进入一个全新阶段。毕竟，Solana能够在全球200个不同的节点网络上实现5万TPS，10万笔交易仅在几秒钟内就能执行完毕。
为了创建一个与单节点性能匹配的去中心化、无许可的网络，Solana团队成功开发8项关键技术：工作历史证明PoH、基站拜占庭容错、涡轮机、海湾流、海平面、流水线、云散以及存档器。
之前两篇内容已经介绍过前5种技术，本文将解析最后三种创新技术——流水线、云散以及存档器。
流水线→验证交易
为了让Solana成为世界上第一个网络规模的区块链，我们需要其拥有亚秒级的确认时间和交易能力，仅仅快速达成共识是不够的。Solana团队必须开发一种快速验证大量交易块的方法，同时在整个网络上快速复制它们。
摩根溪联合创始人：低效率的矿工不了解减半以致抛售比特币:此前消息，加密货币分析师Joseph Young发推称，比特币挖矿成本约为12500美元。对此，摩根溪联合创始人Jason A. Williams回复称：“挖矿成本绝对不会那么高。我确实认为部分矿工是低效率的矿工，他们仍在起劲销售。就像他们不了解减半一样。 或者他们只是投降了，仍然从悬崖上掉下来。直到至少100天后。”[2020/5/25]
为实现这一点，Solana网络上的交易验证过程广泛使用了CPU设计中常见的一种优化，称为流水线。
当有一个输入数据流需要通过一系列的步骤来处理，并且有不同的硬件负责每一个步骤时，流水线便是一个极为合适的优化方案。解释这一现象最典型的比喻是一个洗衣机和烘干机，它们依次清洗/烘干/折叠几件衣服。洗涤必须发生在干燥之前，干燥必须发生在折叠之前，但这三项操作中的每一项都是由一个单独的单元来完成的。
为了最大限度地提高效率，Solana创建了一个阶段性的流水线。我们可以称洗衣机为第一步，烘干机为第二步，折叠为第三步。为了运行这个流水线，在第一件衣服被放到烘干机之后，就会将第二件衣服放到洗衣机中。同样，在第二件衣服放入烘干机，第一件衣服被折叠之后，再将第三件衣服放入洗衣机。通过这种方式，人们可以同时洗三件衣服。考虑到无限负载，流水线将始终以流水线中最慢阶段的速度完成负载。
声音 | 袁煜明：要以一种开放的心态去接触和了解区块链:7月21日，火币研究院院长袁煜明表示：“很多时候很多人其实对区块链现在还不了解，觉得是子什么的，这个都没问题，很少有人在第一次听到觉得一定要加入进来，这样的人比较少，往往还需要反复多次验证的过程，我希望每一个人都要以一种开放的心态去接触和了解(区块链)......我们应该是睁开眼睛接触和了解区块链，你花几个小时买不了吃亏和上当，先了解一下，也许你就会发现区块链有意思，如果发现没意思，大不了就是花几个小时，几天的时间而已。”[2018/7/21]
Solana在软件中创建了一个四阶段交易处理器，称为TPU，即交易处理单元。
对此，Solana公司创始人兼首席技术官GregFitzgerald解释说：“我们需要找到一种方法，让所有硬件一直保持忙碌。这就是网卡，CPU内核和所有的GPU内核。为了做到这一点，我们从CPU的设计中借鉴了经验”。
在Solana网络上，流水线机制通过内核级的数据获取、GPU级的签名验证、CPU级的银行和在内核空间的写入来进行。当TPU开始向验证器发送区块时，它已经获取了下一组数据包，验证了它们的签名，并开始计入代币。
金色财经现场报道 复旦区块链协会主席楚维：真正了解区块链项目比较困难:金色财经现场报道，在2018东京纷智峰会上，进行以《数字身份和数字资产网络3.0时代》为主题的圆桌，楚维指出：加密货币交易所面临很多机会，但也有很多挑战。首先是缺乏一定的用户教育，解决这个问题的最好方法就是组织见面会。通过这样的方式，每个项目都可以教育投资者和用户。传统的交易所做的好是因为他们对于企业十分了解，但现在交易所要想真正了解项目是很难的。当前的区块链技术是很重要的产业，各个社群之间应该是彼此合作，而不是对抗。如果交易所能推出更为稳定的代币进行交易，那么可以吸引更多用户使用加密货币，这也是未来发展方向。[2018/5/22]
验证器节点同时运行两个流水线进程，一个用于领导者模式，一个用于验证器模式。在这两种情况下，流水线化的硬件是相同的，包括网络输入、GPU卡、CPU内核、写到磁盘和网络输出。TPU的存在是为了创建分类账条目，而TVU的存在是为了验证它们。
在这个四阶段流水线的GPU并行化过程中，在任何特定的时刻，SolanaTPU可以同时处理50000笔交易。
GregFitzgerland声称：“这一切都可以用一台低于5000美元的现成计算机来实现，而不用超级计算机。”
金色财经现场报道 优势资本董事长吴克忠：区块链为占有资源、使用资源、交换资源、交易信用和货币问题提供了解决方案:金色财经现场报道，在2018中国区块链高峰论坛峰会上，优势资本董事长吴克忠表示，“回归庄园时代：吃饭、出行、住宿、易物、定制服装、金融标会。区块链为占有资源（所有权）、使用资源（使用权）、交换资源（交易权）、以及交易信用和货币问题（信用权）都提供了解决方案。”[2018/5/19]
云散→水平扩展账户数据库
在没有分片的情况下扩展区块链，只扩展计算是不够的。
用于跟踪账户的内存在大小和访问速度上都将很快达到瓶颈。比如，一般来说，许多现代区块链使用的本地数据库引擎LevelDB不能在单台机器上支持超过5000TPS。这是因为虚拟机无法通过数据库抽象利用对账户状态的并发读写访问。
一个简单的解决方案是在RAM中维护全局状态。然而，期望消费级计算机有足够的RAM来存储全局状态是不合理的。
而Solana的设计原则是设计出不受硬件影响的软件，以实现100%的利用率。Solana设计了水平扩展内存方案——Cloudbreak来进行优化。
赛车手改造迷你赛车呼吁大众了解比特币:近期，来自美国的赛车手Cosair Hancock将一款2007版混合动力雪佛兰改造成了一辆迷你赛车，并在车身上喷绘了比特币网站、比特币现金等字样。他表示自己除了开赛车，也是一名比特币矿工，希望通过这种方式向大众宣传比特币，让更多人了解比特币的用途。[2018/3/14]
Cloudbreak是一种状态架构，这种结构支持提前执行交易。只要验证器观察到交易，海平面可以开始从磁盘中预取所有账户，并为执行准备运行。这有利于进一步优化区块时间。
组织账户数据库使32个线程之间可以并发读写，这是一个挑战。像LevelDB这样的普通开源数据库会达到瓶颈，因为它们没有针对区块链环境中的这一特定挑战进行优化。
Solana并没有使用传统的数据库来解决这些问题。相反，Solana使用了操作系统所利用的几种机制。
首先，Solana利用了内存映射文件。内存映射文件是将其字节映射到进程的虚拟地址空间的文件。
一旦一个文件被映射，它的行为就像任何其他的内存。内核可以在RAM中保留部分或全部的内存缓存，但是物理内存的数量是由磁盘的大小，而不是由RAM的大小所限制。读取和写入显然仍然受到磁盘性能的限制。
第二个重要的设计考虑是，顺序操作要比随机操作快得多。不仅对SSD来说是如此，对整个虚拟内存栈也是如此。CPU很擅长预取按顺序访问的内存，而操作系统很擅长处理顺序页面故障。
由于账户更新是写时复制的，并附加到一个随机的SSD上，Solana获得了顺序写入数据和在许多SSD上水平扩展写入数据的好处。读取仍然是随机访问，但由于任何既定的分叉状态升级都分布在许多SSD上，读取最终也是水平扩展的。
Cloudbreak还执行了一种垃圾收集的形式。在回滚之后，分叉最终完成，账户被更新，旧的无效账户将被垃圾收集，内存将被释放。
Cloudbreak这种架构还展现出一个很大的好处——计算任何既定分叉的状态升级的默克尔根，可以通过顺序读取来完成，这些读取是在SSD上水平扩展的。
存档器→分布式账本存储
2017年，Filecoin引入了复制证明。
2018年，Solana使用可验证延迟函数构建了Solana的PoRep版本，并对批量验证进行了优化。
在满负荷状态下，Solana网络每年将产生4PB的数据。如果要求网络中的每个节点都存储所有这些数据，就会将网络成员限制在拥有这种存储能力的少数中心化成员。
Solana的历史证明技术可以通过允许快速验证复制证明，来缓解这个问题，并使Bittorrent式的分类账分布在世界各地的数百万个复制者节点上。更为重要的是，存档器对硬件的要求很低。
在更高层次之上，Solana复制者网络的功能如下：存档器必须向网络发出信号，表明他们有X字节的空间可用于存储数据。Solana网络根据复制者身份的数量和存档器的总可用存储空间，将分类账历史分成若干份，以达到某种复制率和容错率。数据分配完成后，每个存档器都会从共识验证器下载各自的数据。在某些情况下，存档器将被挑战，以证明他们正在存储数据，这时他们必须完成PoRep。存档器因其努力可获得通货膨胀率3%左右的奖励。
复制证明的基本思想是使用CBC加密法，用公共对称密钥加密数据集，然后对加密后的数据集进行散列。这种方法在Filecoin的复制证明技术报告中得到了详细解释。
不幸的是，这种方法的问题是，它很容易受到攻击。
Solana对这种方法进行了改进，以更快的速度对加密区块进行随机抽样，并将这些样本的哈希值记录到PoH账本中。因此，区块在每个PoRep中保持完全相同的顺序，验证可以流化数据，并在一个批次中验证所有的证明。这样，Solana可以同时验证多个证明，每个证明都在自己的CUDA内核上。
接下来，Solana要在验证者和存档者之间构建博弈，以确保存档器生成证明，而验证者在真正验证PoRep。
所有客户端都被强制使用相同的PoH哈希值作为签名，因此签名随机分布在所有客户端之间。由于签名与PoH有关，因此样本的结果哈希对于那个时间点和那个特定的复制是唯一的。
验证器可以反过来检查客户端的证明。验证器根据GPU内核的数量，可以宣称自己能够验证多少个PoRep。验证器会定期对PoH哈希进行签名。
客户端可以通过寻找惰性验证器来查出验证器是否存在失败的证明。
另外，为了防止grinding攻击，客户端必须连续使用同一个密钥对身份。为了防止垃圾邮件，协议中的所有信息都会产生转发费。
存档器根据成功提交的证明的数量来赚取奖励。验证者通过验证证明赚取权益加权奖励。
结语
基于这8项关键的创新技术，Solana网络是一种全新的闪电分布式账本技术，并且它将一直进行下去。它不会因为共识而减慢速度。此外，Solana系统优化了数据传播，大量利用并行GPU进行交易处理，并且不会用大量的存储链给验证器造成负担。
由于Solana的精心设计，硬件能够以最大能力运行。因此，Solana可以随着带宽、SSD和GPU内核的增加而自然扩展，而且它是唯一能做到如此的区块链。
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