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Stable EVM

Stable EVM Stable EVM 是 Stable 区块链的以太坊虚拟机兼容执行层，使用户能够通过现有的以太坊工具和钱包（如 MetaMask）无缝与链进行交互。Stable EVM 结合了 EVM 的开发体验与 StableSDK 的模块化、高性能基础设施。 Stable 的以太坊兼容执行层，支持使用现有的以太坊工具与钱包无缝交互。同时 Stable EVM 引入一系列 预编译合约，允许 EVM 智能合约安全且原子性地调用Stable底层接口。通过这种设计，智能合约可执行包括代币转账、质押、参与治理等特权操作。

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未来路线图一：Optimistic并行执行（OPE）

传统区块链系统依赖顺序执行机制，逐个处理交易以确保所有节点的一致状态。虽然这种方式保证了确定性，但极大限制了吞吐量和可扩展性，尤其在现代区块链需要支持每秒成千上万笔交易时更为突出。 为突破此瓶颈，Stable 将采用 Block-STM，一种已验证的并行执行引擎，支持 Optimistic并行执行（Optimistic Parallel Execution，简称 OPE），允许在保证确定性的前提下并行处理交易，显著提升性能。

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Block-STM 的工作原理

Block-STM 使用Optimistic并发控制机制：首先假设交易之间不会冲突并进行并行执行，随后进入验证阶段检查冲突并处理重执行。核心依赖以下五项关键技术： 1. 多版本内存结构 Block-STM 为每个内存键（memory key）存储多个版本：
  • 每个交易读取先前交易已提交的最新版本；
  • 执行过程中，读取和写入都会进行版本标记；
  • 验证阶段会检查这些版本以确认是否存在冲突。
2. 基于读取集（Read-Set）/写入集（Write-Set）的验证机制
  • 执行时，交易会记录其读取的键及其版本（Read-Set）；
  • 执行结束后，其写入操作记录为 Write-Set；
  • 验证阶段，若任意 Read-Set 中的键在执行期间被其他交易修改，则该交易判定为冲突，程序中止然后进行重试并增加尝试编号（incarnation）。
3. 通过 ESTIMATE 标记实现快速冲突检测
  • 失败的交易会将其 Write-Set 标记为 ESTIMATE；
  • 若其他交易读取到 ESTIMATE 标记的值，会立即停止并等待该交易重试（触发 READ_ERROR）；
  • 该机制可快速识别依赖关系，减少不必要的执行负担。
4. 预设交易顺序
  • 区块内的所有交易按照预设的确定顺序执行；
  • 验证与提交阶段也遵循上述相同顺序；
  • 即便并行执行，这能确保所有节点最终状态仍一致。
5. 任务调度器（Collaborative Scheduler）
  • 任务调度器以线程安全的方式为执行和验证分配任务；
  • 优先处理索引较早的交易，加速处理早期提交的任务、减少重试；
  • 调度器管理已多次尝试的任务，直到成功提交。

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Block-STM 的核心优势

  • 无锁并行：基于 MVCC（多版本并发控制），允许多个交易同时读取/写入，无需加锁。在执行后才进行冲突检查，最大限度提升吞吐量。
  • ESTIMATE 标记机制：失败交易通过 ESTIMATE 标记提前通知依赖交易暂停，避免资源浪费。
  • 高效调度与优先提交机制：通过任务调度器优先提交索引较早的交易，提高整体吞吐并缩短执行周期。
  • 确定性与共识兼容性：即使某些交易需要重试，也将在相同顺序下提交，确保所有节点达成相同的最终一致性。

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Stable 上的 OPE

Optimistic Parallel Execution on Stable Stablechain 将把 Optimistic并行执行（OPE） 作为其执行层的核心功能，并结合 Optimistic区块处理（Optimistic Block Processing，简称 OBP）。需要注意的是，OPE 与 OBP 是互补但本质不同的两种优化策略。

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关于 OBP

  • OBP 并不涉及并行，而是优化执行时机；
  • 在 ProcessProposal 阶段，Stable 会在交易 gossip 的同时预先执行区块；
  • 执行结果缓存在内存中，在 FinalizeBlock 阶段复用，节省时间并避免重复计算。
通过结合 OPE 与 OBP，Stable 能在高交易负载下最大限度降低执行延迟与资源争用，带来卓越性能表现。

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性能预期

内部基准测试表明，结合 基于 Block-STM 的 OPE 与 StableDB，Stable 的交易处理吞吐量有望提升 至少 2 倍。

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未来路线图二：StableVM++

虽然 OPE 与 OBP 聚焦于优化「并行执行多笔交易」，但另一个关键的提升性能手段是：「如何更高效地处理每一笔交易」。 Stable 正在探索替代的 EVM 实现方式以加速交易执行。在当前选项中，EVMONE（一个高性能 C++ 编写的 EVM）是最具潜力的替代现有 Go 实现的EVM。理论基准测试表明，这一更换预计将带来高达 6 倍的 EVM 执行性能提升。