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区块链虚拟机,WASM 和 RISC-V 哪个更合适?

2018-12-28

一场关于区块链虚拟机的知识碰撞

Nervos 将在旧金山做一场主题为「Say Hello to RISC-V」的活动,没想到活动本身引起了区块链资深专家、Cosmos 项目顾问 Zaki Mania 的关注,并在推特上展开了一次非常有意思的讨论。讨论的焦点在于 Zaki 认为相比其他区块链项目选择 WebAssembly(WASM),他对 Nervos 用 RISC-V 指令集实现 VM 的这个方案表示怀疑。

我们把完整的讨论和相关的背景整理,方便读者理解。

背景知识

首先,介绍一下本次讨论的两大主题——WebAssembly 和 RISC-V:

WebAssembly(WASM)是一种新的编码方式,可以在现代的网络浏览器中运行,它是一种低级的类汇编语言,具有紧凑的二进制格式,可以接近原生的性能运行,并为诸如 C/C++/Rust 等语言提供一个编译目标,以便它们可以在 Web 上运行。WebAssembly 的开发团队分别来自 Mozilla、Google、Microsoft、Apple 等公司,标准由 W3C 组织制定,目前 WebAssembly 在以太坊下一代虚拟机(EWASM)以及 EOS、Dfinity 项目中被使用。

RISC-V 指令集是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA),该项目始于 2010 年,由加州大学伯克利分校的 David Patterson 教授带领,目前已经获得社区大力支持,RISC-V 是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源,设计简单,易于移植 Unix 系统,模块化设计,完整工具链,同时有大量的开源实现和流片案例。

在 x86 和 ARM 垄断的当下,RISC-V 为新兴市场带来了一些曙光,许多国家的芯片设计、制造公司纷纷加入其基金会,参与到相关的生态建设中。作为在 CPU 上验证过的指令集架构,RISC-V 在区块链领域的确是一个大胆的尝试,因为它在区块链项目上打造的是虚拟机,而非处理器硬件。

发帖者 Zaki Mania 是区块链领域的早期投资人。他本人是 Trusted IoT 联盟 (该机构致力于 PoS 的安全研究)的执行董事、Cosmos的项目顾问、除此之外,他还是 Restore The 4th! 董事成员。

参与讨论的 @defmacro,是 Nervos 项目的核心工程师肖雪洁,也是 CKB-VM 的主要实现者,关于他实现的 Nervos 的虚拟机介绍请详见文章 《An Introduction to Nervos CKB-VM》[1]。

其他参与讨论的还有 Loom 首席研究员、Plasma 研究员 Georgios Konstantopoulos,SolanaLabs 的 CEO Anatoly Yakovenko,Qtum 开发者 Jordan Earls,Nervos 项目联合创始人 谢晗剑 等。

推特原文

区块链虚拟机,WASM 和 RISC-V 哪个更合适?

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区块链虚拟机,WASM 和 RISC-V 哪个更合适?

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内容摘要

Zaki Mania 首先提出疑问:对虚拟机用 RISC-V 比 WASM 更好表示严重怀疑。

随后有 Loom 首席研究员 Georgios Konstantopoulos 跟帖,希望他详细评估下二者的优缺点。

Zaki Mania 补充说:RISC-V 是面向 Silicon(意指芯片)/ FPGA 设计的规范。在 x86,ARM,PowerPC 上进行高效仿真不是目标。而 WASM 是一种独立于 ISA(开放指令集架构)的规范,可以在各种 CPU 上进行高效实现。WASM 本身,是为编译而专门设计的,因此在编译 x86 或 ARM 机器代码时,结果几乎与原生编译相同。但是 RISC-V 不是为了编译为 x86 和 ARM 而设计出来的。

肖雪洁对此提出不同看法:他质疑 WASM 哪些功能比 RISC-V 更容易实现。WASM 相比 JS 更容易实现,但与 RISC-V 相比,看不到优势。因为和构建有效的实现没有任何关系,这是生态系统。我同意 LLVM 对 WASM 的支持更好,但有两点需要指出——(1)RISC-V 支持 GCC,(2)RISC-V 的 LLVM 也仅仅需要再加几次补丁。

仿真 RISC-V 的运行方式,正是 WASM 作为抽象虚拟机运行的方式,它们并无二致。

至于对方说的 WASM 是如何「专门设计」来应对这一目标的?他在规范中看到,可以像 WASM 一样实现 RISC-V 实现。 JIT 不仅仅适用于 WASM。

随后附文:《rv8:从 RISC-V 到 x86 的高性能二进制转换器》[2]。


经过数轮激烈讨论,不少人加入了争论:Tarun Chitra 觉得二者不在讨论范围:RISC-V 的软件绝不会与 WASM 开发中的资源竞争。

SolanaLabs 的 CEO Anatoly Yakovenko 反问 Zaki Mania:你能否想象一条区块链去运行一个网站? 或者说一百万个独立节点同时运行? 对 Nervos 做出的巨大推动表示赞赏,他们没有随大流。

Qtum 开发者 Jordan Earls 评论道:听起来它缺乏 WASM 的所有好处(超过任何随机 CPU 架构),同时也没有获得 x86 的生态系统优势,因为 RISC-V 非常模糊。 看到原生的智能合约硬件,感觉很有趣。

Nervos 联合创始人谢晗剑说:在我看来,(RISC-V)针对硬件是一大益处。 Layer 1 区块链是类似硬件的软件,很难去升级。针对硬件设计的指令集恰好也有同样的属性。

Zaki Mania 总结:我是 RISC-V 的忠实粉丝,只是原因不在于共识层运行的代码。 编译器工具链将是一流的,(以 RISC-V 架构实现的) 硬件会广泛存在,但没有其他依赖于高性能和可靠的 x86 / ARM JIT 的用例

肖雪洁最后总结道:实现 RISC-V 和实现 WASM 时的差异要小得多,我们甚至认为能更轻易地在 RISC-V 中打造更高效的实现。没错,在一个或两个细节上,这里的一种技术(WASM 或 RISC-V)可能比另一种(RISC-V 或 WASM)更容易做实现,(但总体上讲)实际实现时它们并没有非常明显的难度差异,它们在实施时确实没那么大不同。

与此同时,选择区块链虚拟机时并不是只需要考虑高性能实现的难度。 使用 RISC-V,我们可以得到如下(WASM难以匹配)的好处:

1.真实硬件来保证稳定的实现,而不是由浏览器供应商商定的版本位保证;

2.稳定的上游 GNU 工具链以及正在进行的 LLVM 支持,而不是人员配置不足的 Emscripten;
   
3.具有尖端技术的规范,目前不限于 JS 引擎架构,例如 V 扩展;

4.一个合理的运行时模型,一个更加自然,更能面向未来的运行时开销模型;

5.使用协处理器大大加速事务验证的潜力。

期待今后能看到更多像这样精彩的知识碰撞!

[1]https://medium.com/nervosnetwork/an-introduction-to-ckb-vm-9d95678a7757

[2]https://carrv.github.io/2017/papers/clark-rv8-carrv2017.pdf

原创文章,作者:Nervos。转载/内容合作/寻求报道请联系 report@odaily.com ;违规转载法律必究。

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