Aptos Foundation:Clear standards, a clear future, and why verifiable performance benchmarks are critical for us at Web3.

Aptos Foundation提出了第一个完全可重复的性能基准测试，以启动一场全行业范围内的讨论，围绕“性能”的定义展开，并希望达成共识。

• 由于Web3中缺乏透明度和问责制，急需可验证的真实世界性能基准。 
• Aptos Foundation开发了其可重复基准套件的第一个基准，并提出了诸如交易和峰值性能等术语的定义，以便正确地衡量性能。
• Aptos鼓励并认可需要持续社区参与以建立最准确的标准。
• 这篇技术分析深入探讨了Block-STM和Quorum Store如何推动Aptos Network的性能，以及为什么水平扩展是Aptos未来的方向。
  行业需要明确的标准。
  

随着Web3领域的快速发展，评估多个区块链和扩展解决方案的性能对开发人员和用户都提出了新的挑战，即在新兴行业中确定可信度、透明度和问责制是建立信任的关键。然而，由于目前没有建立标准化的评估方法，这就迫切需要一个可验证的真实世界基准。

Aptos Foundation提出了第一个完全可复制的性能基准测试，以启动一场旨在达成共识的全行业范围内的有关“性能”定义的讨论。随着时间的推移，Aptos的目标是与同行合作，将这个框架发展成为区块链等效的TPC基准。在深入了解测试的细节之前，我们需要首先定义区块链性能的标准度量：交易。

什么是交易？
“每秒交易数”是常用的用于评估区块链网络性能和可扩展性的指标。由于许多网络对其交易有不同的定义，因此很难量化这个指标，使其难以直接评估性能。

在Aptos，我们认为交易是用户签名的一个或多个操作序列，作为单个逻辑工作单元。例如，由用户签署一次的100个操作是一个交易。为了系统的正确操作而自动添加的操作（例如，投票、元数据或其他工件）是系统交易，而不是用户交易。交易可能是简短而简单的，也可能是长而复杂的，因此捕捉常见模式的基准对于理解不同用例的吞吐量至关重要

通过这个定义的推广，区块链成功的一个关键衡量指标是网络可以在没有停机的情况下维持的“峰值持续性能”。那么，您如何确保网络可信地测量这种持续吞吐量？为了评估吞吐量，我们与一家传统的Web2公司合作进行了基准测试。

推出首个完全可重现的性能基准测试。

为了实现端到端、真实世界的设置，以进行此评估，我们设置了一个完整的节点网络，其中运行着完整的节点堆栈。为使其尽可能接近真实世界的设置，我们将其与主网网络紧密模拟。

该网络由100个GCP上的`t2d-standard-48`节点组成，每个节点具有48个vCPU和64GB内存，分布在三个地区（美国、亚洲和欧洲）。这些节点的最大出口带宽为10 Gbps，节点之间的往返延迟根据地区的不同在120毫秒至250毫秒之间变化。该设置紧密复制了主网的网络延迟和可靠性条件。我们测试共识机制是否可以扩展到一个有意义的节点数量。我们编写了一个交易负载生成器，该生成器会在随机的账户对之间生成币转账交易，使用大工作集和合理的冲突。

为确保基准测试可重复并可以独立运行，我们发布了一个包含在GCP上运行基准测试所需的所有工具和运行指南的存储库。这包括设置机器和节点、初始化网络、运行负载测试和查看结果所需的一切。随着我们探索Web3解决方案用于游戏、社交和其他行业，这将为我们提供参考和指导。Aptos旨在扩展这个通用基准测试，并构建一套适用于常见行业用例的基准测试套件。通过这个设置，我们能够验证30分钟内持续的TPS达到了20k。让我们来看看一个性能良好的区块链是如何设计的，以及这些初步结果如何为通过水平扩展实现显著性能提升铺平了道路。

如何构建性能卓越的区块链。

一个典型的区块链堆栈由三个主要组件组成：共识、执行和存储。

• 共识层接收传入的交易，并负责确保网络中的所有节点都同意一种特定的交易顺序。
• 执行层采用共识达成的当前状态和传入的交易，负责处理智能合约和执行交易。
• 存储层负责持久化与区块链相关的所有数据，包括账本状态和任何相关智能合约数据。它向执行层提供当前状态，并根据执行结果更新状态。

为了设计一个高性能的区块链，在保持低延迟的同时支持大量交易，关键是确保所有组件都能够扩展以支持高吞吐量和低延迟。

作为 Aptos 基金会探索如何最好处理性能问题，我们与社区合作，使用独特而创新的策略来处理共识、执行和存储：

• 共识：Quorum Store 是 Aptos 的“Narwhal”实现，将数据与元数据解耦。这使得数据传播可以在共识的关键路径之外发生，从而使其非常高效和可扩展。开发人员正在部署 Quorum Store 到主网的最后阶段。
• 执行：Block-STM 是 Aptos 的并行执行引擎，使用一种新颖的方法将Software Transactional Memory（STM）与并发控制相结合，以并行方式执行事务，并在执行后进行验证，如果需要则重新执行。
• 存储：Aptos 的存储方法使用了一种持久化和内存中存储的组合方案，无锁稀疏 Merkle 树实现，专门针对 Block-STM 进行缓存和并行化。
  展望未来，随着 Aptos Network 的吞吐量不断扩大，我们的团队确定了水平扩展作为最有效的方法。通过以类似云计算的方式扩展资源，可以将数量级更多的资源引入系统，这对于 Web3 被采用于主流用例来说至关重要。
  扩展存储层是最紧迫的优先事项，因为它既是瓶颈，又是最容易扩展到多个磁盘或机器的组件。此外，还有机会通过水平扩展基于 Quorum Store 的共识。正如《Narwhal》论文所展示的那样，当数据传播与元数据排序解耦时，共识可以在多个工作机器上超过 600k tps。最后，虽然 Block-STM 实现已经证明它可以让执行组件在单个 32 核心机器上实现 160k TPS，但随着存储和共识的扩展，它最终将成为瓶颈。为了做好准备，开发人员正在探索分片作为一种将执行在多个机器上进行水平扩展的方法。
  共同构建 Web3 的未来。
  在 Aptos 基金会，我们致力于维护 Web3 的核心理念——透明度：公开区块链设计和网络运营的各个方面。推动这一承诺是开发这个可复制的性能基准的推动力。这个设置是首次尝试，我们希望它可作为一个视角，通过它可以就性能问题进行对话，达成共识。
  Web3 的成功依赖于协作和共享标准。我们鼓励社区独立验证结果，并期待我们的同行挑战我们，以改进这些方法，共同推动行业发展。