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solana粗略的学习总结

news 来源：原创 2025/1/17 23:30:53

最近在研究solana 的东西，简单做一下总结，很久没有写文章了。写的不对的地方欢迎评论区或者私信。及时改正。

Solana 架构概述

1.0 核心模块

Solana 的架构包括以下核心模块：

  • Proof of History (PoH)：通过时间排序机制优化交易排序和共识过程，减少网络同步带来的延迟。
  • Leader 和 Validator 节点：Leader 负责生成区块，Validator 节点验证区块并参与投票确认。
  • Turbine 数据传播协议：基于分片的树形传播协议，提升了区块数据传输的效率。
  • Sealevel 并行执行引擎：分析交易之间的依赖性，实现无锁并行处理。
  • Cloudbreak 数据存储系统：通过分片存储账本状态，提高了状态存取的随机读写性能。

2.0 Solana 核心技术详解

2.1 Proof of History (PoH)

PoH 是 Solana 的时间排序核心机制，通过递归哈希生成时间序列，为交易排序提供加密保证。
原理概述

  • 连续哈希链：通过一个快速的哈希函数（如 SHA-256）递归计算，生成不可篡改的时间序列。
  • 排序优化：验证者只需检查哈希链的完整性即可验证交易发生的顺序，而无需复杂的全网广播和同步。
  • 减少等待时间：PoH 的时间戳为每笔交易提供了唯一且确定的时间标记，优化了区块链的排序效率。

2.2 Solana 的数据传输优化

Solana 的高性能网络协议主要依赖以下技术：

2.2.1 UDP 传输

Solana 使用 UDP 代替传统的 TCP 协议作为底层数据传输协议。UDP 的无连接特性适合高性能系统，具备以下优势：

  • 低延迟：避免了 TCP 握手和连接建立过程带来的开销。
  • 高吞吐量：支持大规模的并发数据传输。
  • 自定义控制：Solana 实现了自己的流量控制和错误恢复机制，以补充 UDP 的简单特性。
2.2.2 Reed-Solomon 数据校验

Solana 在数据传输中采用 Reed-Solomon 校验码进行数据完整性校验。它的主要功能是通过冗余数据的引入实现错误检测和恢复：

  • 数据完整性保障：即使某些数据包丢失，也能通过校验码进行数据恢复。
  • 高效传播：结合 Turbine 分片协议，减少整体网络的重复传输负载。
    以下是 Turbine 数据传播的架构图，展示了分片和树形传播的过程：
生成数据分片 1
生成数据分片 2
生成校验码
发送分片 1
发送分片 1
发送分片 2
发送分片 2
校验分片完整性
校验分片完整性
转发分片 1
转发分片 1
转发分片 2
转发分片 2
Leader 节点
Shard 1
Shard 2
Reed-Solomon 校验数据
Validator 1
Validator 2
Validator 3
Validator 4
下一层 Validator
下一层 Validator
下一层 Validator
下一层 Validator

2.3 Turbine 数据传播协议

Turbine 是 Solana 高效的区块数据传播协议，结合了分片和树形传播的理念。
工作流程

  1. 分片：Leader 节点将区块切分成若干小数据块（Shards），每个分片携带部分原始数据和校验信息。
  2. 树形传播：每个节点只需将数据发送给部分 Validator，而不是全网广播。通过多层传播，所有节点最终都能收到完整的区块数据。
  3. 数据恢复：如果某些数据丢失，可以通过 Reed-Solomon 校验码进行恢复，无需重新请求整个区块。

2.4 Sealevel 并行执行引擎

Sealevel 是 Solana 智能合约的执行引擎，通过分析交易的账户依赖性，实现无锁并行处理。
执行优化

  • 依赖性分析：通过静态分析每笔交易的账户读写依赖，判断它们是否可以并行执行。
  • 批次执行：将互相独立的交易分组，并行执行多个交易组，大幅提升处理能力。
    以下是并行化的示意流程：
  1. 确定交易的依赖关系。
  2. 划分独立的批次。
  3. 并行处理批次，减少执行瓶颈。

3.0 Solana 的共识机制

Solana 的共识机制结合了 Proof of Stake (PoS) 和 Proof of History (PoH)，实现了高效且低能耗的区块确认流程。

3.1 Slot 和区块生成

  • Slot 时间段：每个 Slot 是一个固定的时间间隔，由指定的 Leader 处理交易并生成区块。
  • 区块排序：Leader 使用 PoH 时间戳为交易排序，并生成区块提交给 Validator 节点验证。
    在 Solana 的架构中，Slot 和 Epoch 是关键的时间单位，它们直接决定了区块生成的时间安排和 Leader 的轮值。以下详细解析 Slot 的时间定义、Epoch 的周期，以及 Leader 如何确定。
3.1.1 Slot 的持续时间
  • Solana 的默认 Slot 持续时间是 400 毫秒。
  • 理论上，网络每秒可以生成 2.5 个区块（即每 400 毫秒生成一个区块）。
  • 高吞吐量来源：多个 Slot 可以在不同的节点上并行处理，因此 Solana 的吞吐量远远高于传统区块链。
3.1.2 Epoch 的时间定义
  • Epoch 是一组连续 Slot 的集合，用于组织 Leader 的轮换和质押奖励的结算。
  • 在每个 Epoch 开始时，系统会根据质押分布重新计算 Leader Schedule（即 Slot 到 Leader 的映射）。
  • Epoch 持续时间是可配置的，通常为 432,000 Slots（约 2 天）。
  • 一个完整的 Epoch 结束后，系统会根据最新的网络状态重新分配下一个 Epoch 的 Leader。

3.2. Leader 是如何确定

3.2.1 基于质押的 Leader 选举机制

Solana 使用 Proof of Stake (PoS) 确定每个 Slot 的 Leader，主要规则如下：

  1. 质押权重：
  • 每个 Validator 根据质押的 Token 数量获得一定的投票权重。
  • 权重越高，被选为 Leader 的概率越大。
  1. 随机性：
  • Leader 的分配需要一定的随机性，防止权重高的节点连续当选，造成中心化。
  • Solana 使用 Leader Schedule模块来选出leader。
  1. 确定性：
  • 通过计算，系统在 Epoch 开始时预先生成整个 Epoch 的 Leader Schedule。
  • 每个 Slot 都会有明确的 Leader，所有 Validator 都能预测当前的 Leader。
  1. Leader 的切换机制
    当 Slot 结束时，系统会切换到下一个 Slot 的 Leader：
  2. 无缝切换：
  • 下一个 Slot 的 Leader 会在当前 Slot 结束前做好准备，接收并验证来自前一个 Slot 的交易和区块。
3.2.2 容错机制：
  • 如果当前 Slot 的 Leader 无法按时生成区块（例如宕机或延迟过高），Validator 将跳过该 Slot，由下一个 Slot 的 Leader 继续处理交易。
  • 这种机制确保了网络的容错性，即使某些节点无法工作，也不会影响整个网络的运行。
    Slot 和 Leader 的图示
    以下是 Slot 和 Leader 之间的关系图示，展示了多个 Slot 的 Leader 轮换过程：
Epoch
Leader 1
Leader 2
Leader 3
Leader 4
Leader 5
Slot 2
Slot 1
Slot 3
Slot 4
Slot 5
Validator A
Validator B
Validator C
Validator A
Validator D
  • 每个 Slot 分配一个独立的 Leader。
  • Validator A 被分配到多个 Slot，但不会连续当选。
    Solana 针对质押金额设计了灵活的动态调整机制，确保网络的稳定性和公平性：
  1. Epoch 切换时更新：
  • Solana 每个 Epoch 开始时都会重新生成 Leader Schedule。
  • 系统会根据最新的质押状态重新计算每个 Validator 的质押权重。
  1. Slot 分配调整：
  • 如果 Validator 的质押金额减少，在新的 Schedule 中分配到的 Slot 会减少。
  1. Leader Schedule 动态更新：根据最新质押权重重新分配 Slot，减少低质押节点的影响。
  • 投票权重调整：质押减少直接降低节点的共识权重。
  • 解锁机制：质押减少需要经历一个周期，防止突发变化影响网络安全。

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编程日记 2025/1/15 8:21:20

pytest（二）excel数据驱动

一、excel数据驱动 excel文件内容 excel数据驱动使用方法 import openpyxl import pytestdef get_excel():excel_obj openpyxl.load_workbook("../pytest结合数据驱动-excel/data.xlsx")sheet_obj excel_obj["Sheet1"]values sheet_obj.valuescase_li…...

编程日记 2025/1/14 14:13:39

尹锡悦被捕后，3大佬要笑，2大佬要哭

韩公调处当地时间1月15日表示，&ldquo;上午10时33分，对尹锡悦执行了逮捕令&rdquo;。顽抗了那么多天的尹锡悦，最终还是被逮捕了！对尹锡悦来说，好消息是他创造了历史，成为韩国有史以来第一个在任期间被逮捕的总统。要知道韩国历史虽然很短且没啥内涵，但韩国总统想创…...

编程日记 2025/1/17 17:41:18

林绪武：毛泽东论遵义会议

【摘要】遵义会议是具有历史性伟大转折意义的一次极为重要的会议，毛泽东在领导中国革命和建设中多次论及遵义会议，认为遵义会议纠正了党内&ldquo;左&rdquo;倾严重错误，促进了党内和红军内部的团结，开创了中国共产党独立自主探索中国革命新道路，是中国共产党、中国…...

编程日记 2025/1/17 8:55:29

肖志夫：四年一次薪酬审查，美国大兵待遇高出平民70%

美东时间2025年1月15日，美国国防部新闻报道，每4年，国防部对军人薪酬制度的原则和概念进行一次全面的审查&mdash;&mdash;&ldquo;四年一次的军人薪酬审查&rdquo;（the Quadrennial Review of Military Compensation，QRMC）。一位高级国防官员说：&ldquo;…...

编程日记 2025/1/16 18:01:13

孙健：历史性的伟大转折——写在遵义会议召开90周年之际

题记：遵义会议是中国共产党和工农红军历史上一个生死攸关的重要转折点。本文回顾遵义会议和这次会议召开之前的通道会议、黎平会议、猴场会议，以及遵义会议召开后的&ldquo;鸡鸣三省&rdquo;会议、扎西会议、苟坝会议等若干个历史瞬间，谨此纪念遵义会议召开90周年，深…...

编程日记 2025/1/17 10:26:37

“左翼文学评论奖”（2023-2024）获奖篇目

《底层文学的溃散和流变》（滠水农夫）颁奖词：本文深刻地剖析了&ldquo;底层文学&rdquo;的伪道德话术，还原了&ldquo;底层文学&rdquo;的实质是阶级和阶级斗争，如果底层文学与阶级切割，也就失去了应有的价值。底层文学出发的起点在于用马列毛主义阶级分析方法…...

编程日记 2025/1/17 3:20:11

扬遵义会议精神，加强红色资源保护传承利用

《人民日报》（2025年01月14日第12版）1934年底，中国工农红军经过贵州黎平少寨，与群众一起搭建了一座&ldquo;红军桥&rdquo;。如今，贵州已发生翻天覆地的变化，全省遍布3万多座桥梁，全世界前100座高桥近一半在贵州，&ldquo;万桥飞架&rdquo;突破山水阻碍，演…...

编程日记 2025/1/17 5:15:37