Kas ir slodzes dalīšana un kā tā darbojas?
Sākums
Raksti
Kas ir slodzes dalīšana un kā tā darbojas?

Kas ir slodzes dalīšana un kā tā darbojas?

Sarežģītākas tēmas
Publicēts Dec 4, 2023Atjaunināts Jan 11, 2024
9m

Īsumā

  • Slodzes dalÄ«Å¡anas rezultātā blokķēde tiek sadalÄ«ta mazākos segmentos, lai risinātu 1. slāņa tÄ«kliem raksturÄ«gās mērogojamÄ«bas problēmas.

  • Slodzes dalÄ«Å¡ana uzlabo darÄ«jumu apstrādes ātrumu, mazina apstrādes un glabāšanas izmaksas un uzlabo tÄ«kla veiktspēju.

  • Slodzes dalÄ«Å¡anai ir arÄ« iespējami trÅ«kumi, piemēram, tÄ«kla droÅ¡Ä«bas riski un grÅ«tÄ«bas veikt darÄ«jumus starp segmentiem.

Ievads

Blokķēdes tehnoloģija ir atklājusi vēl nebijušu potenciālu decentralizācijas, pārskatāmības un drošības jomā. Taču tā saskaras ar būtisku izaicinājumu – mērogojamību. Mērogojamība ir viens no blokķēdes trilemmas elementiem, kuros ietilpst arī drošība un decentralizācija. Pastāvīgs izaicinājums blokķēžu pasaulē ir centieni vienlaikus nodrošināt tos visus. Šajā ziņā noderīgi ir tādi stratēģiski risinājumi kā slodzes dalīšana.

Kas ir slodzes dalīšana?

Slodzes dalīšanas jēdziens ir pārņemts no tradicionālās datu bāžu pārvaldības. Tas attiecas uz lielākas datu bāzes sadalīšanu mazākās, vieglāk pārvaldāmās daļās jeb segmentos. Slodzes dalīšanas izmantošanas blokķēdēs mērķis ir uzlabot mērogojamību, vienlaikus saglabājot decentralizācijas principu. Būtībā slodzes dalīšana paredz blokķēdes tīkla sadalīšanu mazākās daļās jeb segmentos, katrs no kuriem var paralēli apstrādāt darījumus un viedos līgumus.

Kā notiek slodzes dalīšana?

Lai saprastu, kā blokķēdes tīklā notiek slodzes dalīšana, vispirms ir jāizprot, kā blokķēdes dati parasti tiek glabāti un apstrādāti. Datus var apstrādāt dažādos veidos. Mēs apskatīsim secīgo un paralēlo apstrādi.

Parasti katrs blokķēdes mezgls ir atbildīgs par visa tīkla darījumu apjoma apstrādi. Šāda veida datu apstrādi sauc par secīgo apstrādi. Šajā gadījumā katram mezglam ir jāglabā visa kritiski svarīgā informācija, piemēram, kontu atlikumu un darījumu vēstures dati. Būtībā katram mezglam ir jāapstrādā visas darbības, dati un darījumi tīklā.

Lai gan šis modelis gādā par blokķēdes drošību, reģistrējot visus darījumus ikvienā mezglā, tas būtiski palēnina datu apstrādes procesu. Šajā jomā var palīdzēt paralēlā datu apstrāde, kas ļauj vienlaicīgi izpildīt vairākas darbības.

Slodzes dalīšana varētu būt risinājums šai sarežģītajai situācijai, jo tās rezultātā blokķēdes tīkla darījumu kopējais apjoms tiek sadalīts mazākos segmentos. Tas nozīmē, ka ne visiem mezgliem ir nepieciešams pārvaldīt vai apstrādāt pilnīgi visu blokķēdes datu apjomu.

Tā vietā darba slodze tiek sadalīta, izmantojot horizontālo sadalīšanu. Šī procesa ietvaros dati tiek sadalīti horizontālās apakškopās, un katrs segments darbojas kā neatkarīga datu bāze, kas spēj apstrādāt darījumus neatkarīgi no citiem segmentiem. 

Horizontālā un vertikālā dalīšana

Horizontālā dalīšana un vertikālā dalīšana ir divas galvenās pieejas datu bāžu mērogošanā. Lai gan abos gadījumos mērķis ir efektīvāk pārvaldīt apjomīgas datu kopas, abas pieejas darbojas fundamentāli atšķirīgi. Slodzes dalīšana ir populārs veids, kā ieviest horizontālo dalīšanu.

Horizontālajā dalīšanā dati tiek sadalīti rindās un izkaisīti starp dažādiem mezgliem (jeb datu bāzēm), katrā no kuriem ietilpst datu apakškopa. Katra tabulas rindiņa ir unikāls vienums, tāpēc to nošķiršana neizraisa datu integritātes zudumu. Uzskatāms praksē izmantotas horizontālās dalīšanas piemērs ir blokķēdes tīklu dalīšanā, piemēram, Ethereum un Bitcoin tīklos.

Vertikālajā dalīšanā dati tiek sadalīti ailēs, nevis rindās. Šajā gadījumā katra daļa satur katra vienuma datu apakškopu vai visu datu kopu, taču tikai attiecībā uz noteiktu atribūtu kopumu. Piemēram, tā varētu būt tabula ar ailēm "Nosaukums", "Statuss", "Apraksts" un "Fotoattēls". Vertikālās dalīšanas gadījumā vienā tabulā paliktu "Nosaukums" un "Statuss", bet otrā – "Apraksts" un "Fotoattēls".

Kāpēc priekšroka tiek dota horizontālajai dalīšanai?

Parasti blokķēdes tīklos priekšroka tiek dota horizontālajai, nevis vertikālajai dalīšanai trīs galveno iemeslu – mērogojamības, decentralizācijas un drošības – dēļ.

Mērogojamība: slodzes dalīšana risina šo problēmu, sadalot datus mazākos segmentos, ko ir vieglāk pārvaldīt. Katrs segments var darboties neatkarīgi, tāpēc vienlaikus var apstrādāt vairāk darījumu, kas uzlabo tīkla darbības ātrumu un efektivitāti. Savukārt vertikālās dalīšanas gadījumā aiļu sadale starp dažādām datu bāzēm varētu apgrūtināt pilnīgas darījumu vai bloka informācijas iegūšanu un ierobežot mērogojamību.

Decentralizācija: saskaņā ar blokķēdes ētikas pamatprincipiem horizontālā dalīšana atbalsta decentralizāciju. Ja mezgliem ir jāapstrādā tikai daļa no visiem datiem (segments), tīklā var piedalīties vairāk mezglu, jo tiek samazināts skaitļošanas un glabāšanas slogs. Vertikālajā dalīšanā tas tiktu ierobežots, jo katram mezglam būtu nepieciešams piekļūt visām daļām (visām datu ailēm), lai saprastu un verificētu bloka datus kopumā.

Drošība un datu integritāte: horizontālajā dalīšanā tiek saglabāta datu integritāte, jo katrs segments satur pilnīgus darījumu datus, kā rezultātā katrs mezgls glabā savas blokķēdes daļas pilnu, precīzu kopiju. Vertikālajā dalīšanā bloka dati būtībā tiek sadalīti starp dažādiem mezgliem, tāpēc ir grūti nodrošināt datu integritāti un drošību, kas ir būtiskākais blokķēdes tīklu aspekts.

Kādas ir slodzes dalīšanas priekšrocības?

Pievērsīsimies priekšrocībām, ko slodzes dalīšana varētu piedāvāt blokķēdes tehnoloģijai:

Lielāks darījumu apstrādes ātrums: slodzes dalīšana ļauj paralēli apstrādāt vairākus darījumus. Tā vietā, lai secīgi apstrādātu darījumus pa vienam, slodzes dalīšana ļauj vienlaikus apstrādāt vairākus darījumus dažādos segmentos. Katrs segments darbojas neatkarīgi, tādējādi būtiski palielinot darījumu apstrādes ātrumu. Tas ne vien uzlabo darījumu apstrādes ātrumu, bet arī ļauj tīklam uzņemt lielāku skaitu lietotāju, veicinot blokķēdes tīkla plašāku izmantošanu.

Kā piemēru blokķēdes tīklam, kas izmanto segmentus mērogojamības uzlabošanai, var minēt Ziliqa. Ziliqa izmantotais slodzes dalīšanas mehānisms ļauj tīklam apstrādāt tūkstošiem darījumu sekundē.

Apstrādes un glabāšanas izmaksu samazināšana: tradicionālajās blokķēdes sistēmās katram mezglam ir jāglabā visi darījumi – tas nozīmē arvien augstākas prasības attiecībā uz aparatūru, blokķēdei paplašinoties. Taču, izmantojot slodzes dalīšanu, katrs mezgls apstrādā un glabā tikai daļu no visiem tīkla datiem. Tas samazina mezglam nepieciešamos resursus dalībai tīklā.

Līdz ar to palielinās validētāju skaits, kas uzlabo tīkla decentralizāciju bez pārmērīgām izmaksām. Tas mazina problēmas, kad procesā praktiski varētu iesaistīties tikai dalībnieki ar dārgiem, augstas klases skaitļošanas resursiem, un veicina blokķēdes tīklu demokrātiskumu.

Uzlabota tīkla veiktspēja: slodzes dalīšana var palīdzēt uzlabot tīkla vispārējo veiktspēju un jaudu. Tradicionālajās blokķēdēs, palielinoties mezglu skaitam tīklā, veiktspēja paradoksālā kārtā samazinās, jo ir nepieciešama lielāka datu komunikācija un sinhronizācija starp mezgliem.

Taču slodzes dalīšana to maina. Tā kā katrs segments darbojas neatkarīgi un vienlaicīgi, sistēma var apstrādāt vairāk darījumu un veikt apjomīgākas skaitļošanas darbības. Pievienojoties jaunam mezglam, to var pievienot segmentam, nevis visam tīklam, tādējādi uzlabojot tīkla mērogojamību. Uzlabojas efektivitāte, atvieglojot darījumu izpildi un uzlabojot lietotāju pieredzi.

Atceries, ka turpmāki slodzes dalīšanas tehnoloģijas uzlabojumi un jauninājumi varētu radīt papildu priekšrocības vai nostiprināt jau esošās, turpinot uzlabot blokķēdes ekosistēmu.

Kādi ir slodzes dalīšanas ierobežojumi?

Lai gan slodzes dalīšana piedāvā vairākas priekšrocības, kas varētu padarīt blokķēdes tīklus efektīvākus, šim procesam ir raksturīgi arī unikāli izaicinājumi. Daži no riskiem, ko ietver slodzes dalīšana: 

Atsevišķu segmentu pārņemšanas uzbrukumi: slodzes dalīšanas apstākļos skaitļošanas jauda, kas nepieciešama, lai pārņemtu vienu atsevišķu segmentu, ir daudz mazāka par jaudu, kāda nepieciešama, lai pārņemtu kontroli pār visu tīklu. Tas nozīmē, ka atsevišķie segmenti ir pakļauti "viena procenta uzbrukumu" jeb "segmentu pārņemšanas" uzbrukumu riskam, kad uzbrucējs ar nelielu resursu apjomu, salīdzinot ar tīklu kopumā, varētu pārņemt kontroli pār atsevišķu segmentu.

Darījumi starp segmentiem: īpaši izaicinājumi ir saistīti ar darījumiem, kas norisinās starp vairākiem segmentiem. Darījumu norise starp segmentiem ir sarežģīta un var izraisīt dubultos tēriņus, ja netiek atbilstoši pārvaldīta. Ja viens segments darījuma norises laikā precīzi neizseko otra segmenta stāvoklim, lietotāji var to izmantot savā labā kā "dubulto tēriņu" iespēju.

Datu pieejamības problēmas: slodzes dalīšana apgrūtina visa tīkla stāvokļa uzturēšanu. Ja nepieciešamības gadījumā kādi segmenti nav pieejami (jo šos segmentus uzturošie mezgli ir bezsaistē), tas var izraisīt datu pieejamības problēmas, traucējot tīkla darbībai kopumā.

Tīkla drošība: slodzes dalīšanai ir nepieciešams ieviest stabilu protokolu, kas vienlīdzīgi sadala slodzi starp segmentiem. Ja tas netiek pareizi izdarīts, datu un resursu sadalījums var būt nevienlīdzīgs, kaitējot tīkla stabilitātei.

Mezglu sinhronizācija: mezglu sinhronizācija var izraisīt tīkla kavētu darbību, ņemot vērā laiku, kāds nepieciešams, lai kopīgotu un atjauninātu informāciju starp dažādiem mezgliem. Turklāt, ja mezgls ar mazāku apstrādes jaudu vai lēnāku tīkla savienojumu atpaliek, tas var palēnināt sinhronizācijas procesu kopumā, pasliktinot blokķēdes tīkla veiktspēju.

Vai slodzes dalīšana ir ieviesta Ethereum tīklā?

Ethereum plāno ieviest slodzes dalīšanu līdz ar Ethereum 2.0 jauninājumu. Ethereum 2.0 jeb Eth2 vai Serenity ir Ethereum blokķēdes jauninājums, kura mērķis ir uzlabot tīkla darbības ātrumu, efektivitāti un mērogojamību, lai varētu apstrādāt vairāk darījumu un novērstu sastrēgumus.

Šis jauninājums tiek ieviests vairākos posmos, un pēdējais posms (2. posms) paredz slodzes dalīšanas pilnīgu ieviešanu. Ethereum izstrādātāji cer, ka šie uzlabojumi palīdzēs atrisināt pašreizējos tīkla izaicinājumus saistībā ar mērogojamību un darījumu izmaksām.

Taču ir svarīgi piebilst, ka arī ar slodzes dalīšanas ieviešanu ir saistīti savi izaicinājumi, jo īpaši attiecībā uz tīkla drošības un decentralizācijas uzturēšanu. Tāpēc Ethereum izstrādātāji rūpīgi pārdomā un testē šo pāreju, lai nodrošinātu tā sekmīgu ieviešanu.

Noslēgumā

Kopumā slodzes dalīšana ir ievērojams solis uz priekšu blokķēdes trilemmas risināšanā. Lai gan tā rada jaunus izaicinājumus un tai ir iespējami trūkumi, slodzes dalīšanas spēja uzlabot mērogojamību, nekaitējot decentralizācijai, nozīmē milzīgas iespējas blokķēdes tīkliem.

Nav brīnums, ka vairāki blokķēdes tīkli apsver slodzes dalīšanas ieviešanas iespējas. Ethereum ievieš slodzes dalīšanu līdz ar Ethereum 2.0 jauninājumu, lai risinātu mērogojamības problēmas. Ir plānots, ka slodzes dalīšana tiks ieviesta ar Cancun jauninājumu, kas ir ļoti būtisks posms vispārējā attīstības plānā. Taču, kā tas ir ar jebkuru jaunu tehnoloģiju, panākumi būs atkarīgi no slodzes dalīšanas risinājumu pastāvīgas izpētes, pilnveides un rūpīgas testēšanas.

Turpini lasīt

Atruna: šis saturs tiek tev nodrošināts nemainītā veidā un ir paredzēts tikai vispārīgai informācijai un izglītojošiem mērķiem; tas neietver nekādus apliecinājumus vai garantijas. Tas nav uzskatāms par finansiālu, juridisku vai cita veida profesionālu padomu un nav paredzēts kā ieteikums iegādāties kādu konkrētu produktu vai pakalpojumu. Aicinām tevi apspriesties ar atbilstošiem profesionāliem konsultantiem. Ja šo rakstu ir veidojis trešās puses autors, lūdzu, ņem vērā, ka tajā paustie viedokļi pieder attiecīgajam raksta autoram un neatspoguļo Binance Akadēmijas pārstāvju uzskatus. Pilnu atrunas tekstu lasi šeit. Digitālo aktīvu cenas var būt svārstīgas. Tavu ieguldījumu vērtība var samazināties vai pieaugt, un tu vari neatgūt ieguldīto summu. Tu uzņemies pilnu atbildību par saviem ieguldījumu lēmumiem, un Binance Akadēmija neatbild par taviem iespējamajiem zaudējumiem. Šī informācija nav uzskatāma par finansiālu, juridisku vai cita veida profesionālu padomu. Papildinformācijai lasi mūsu Lietošanas noteikumus un Brīdinājumu par riskiem.