以太坊2.0主网客户端性能比较:Lighthouse、Lodestar等

基于最新的性能指标比较以太坊2.0主网上所有可用的客户端。

2020年12月以太坊2.0信标链发布之后,现在是时候介绍以及比较现有的协议实现了。本文作为该系列文章的第一部分,将按照字母排序比较5个主要客户端的信标链节点性能和资源利用率。

Lighthouse(Rust,SigmaPrime)

Lodestar(TypeScript,ChainSafeSystems)

Nimbus(Nim,Status)

Prysm(Go,PrysmaticLabs)

Teku(Java,ConsenSysQuorum)

以太坊2.0主网基础设施由三个主要组件组成:

信标链是PoS(权益证明)链。当前的以太坊1.x链(共识为PoW)与以太坊2.0合并之后,信标链将成为保障以太坊安全的主干网。

验证就好比PoS共识中的矿工。所有人都可以质押32ETH成为验证者,有权提议新区块、对区块敲定进行投票,然后获得奖励。

罚没者正监视验证者是否作恶,以防攻击事件发生。任何一名验证者违反规则,都会受到惩罚并被移出网络。

需要注意的是,本文主要关注第一点,信标链是以太坊2.0网络的基础。研究人员可以在Github上找到所有相关的脚本、数据和绘图,以便进一步分析:

以太坊编程语言Vyper发布v0.3.9版本:5月30日消息,以太坊编程语言 Vyper 发布 v0.3.9 版本,是针对 v0.3.8 的补丁修复版本,修复了蓝图合约(blueprint contracts)的代码大小回归以及导致 v0.3.8 中运行时 Gas 性能退化的问题。[2023/5/30 9:49:50]

>byz-f/eth2-bench-mainnet

本文将重点列出这些发现

同步指标

第一个也是最令人兴奋的问题:同步以太坊2.0信标链节点信息需要多长时间,结果见下图。

在上表中,通过比较客户端同步相同的slot需要花多少时间来比较其同步进程。在评选结果之前(虽然这不是本文的讨论范围),关于该图表我们需要知道三件事。

1.?Prysm(紫色线)有个特殊的地方是,它会连接以太坊1.x节点,从验证者信息登记处获取所有ETH存款,然后从Eth1状态下构建Eth2创世。虽然从安全的角度来看,这一特性蛮有用的,因为用户不必信任Prysm的开发者以获得正确的创世状态,但是这一过程需要些时间。因此,客户端启动与同步启动的时间有明显的偏移。(#8209)。

LongHash:四个因素导致以太坊开始复苏:LongHash今日发布报告称,四个因素导致以太坊最近开始复苏。1.以太坊2.0存款合约的启动,鼓励用户购买更多的ETH进行质押。如果许多用户投资,将减少以太坊的交易所循环供应,从而减轻卖压。2.伴随着人们对以太坊2.0的高度期待,人们对DeFi产生了积极的看法。虽然主要的DeFi代币价格下跌,但DeFi协议中的总锁定价值仍超120亿美元。3.以太坊的月度K线图显示,11月的K线刚好在5日移动平均线上方。在关键的短期移动平均线上方进行盘整,表明ETH的中期前景乐观。4.DEX显示ETH有增长空间。与9月和10月相比,DEX的7天平均费用仍然较低。在10月的几天里,以太坊上最大的DEX Uniswap的每日费用超过了比特币。这表明DEX和DeFi的用户活动水平非常高。[2020/11/7 11:53:19]

2.?由于出现JavaScript堆内存不足的问题,在基准测试时Lodestar(灰色线)出现了崩溃(#2005)。但是,它在10秒后由脚本自动重启。

3.不可见:在初始同步时,Loderstar还没有完全验证所有签名(#1217)。因此,目前尚不清楚Loderstar与其他客户端的比较情况。

上面的图表中,我们可以看到Lighthouse(橙色线)整体表现出色,Prysm、Teku(绿色线)和Nimbus(蓝色线)在保持速度方面表现出色。但是,让我们再来看看下面的图表:

动态 | 以太坊链上活跃度有所下降:据Tokenview数据显示,以太坊近24小时内链上交易额为3042931.03 ETH,同比24小时前上升83.85%,近24小时内链上交易数为892395笔,同比上升1.62%。近24小时以太坊单笔超过1000 ETH的大额转账共计340笔,较前日上升136.11%。活跃地址数较前日下降9.04%,新增地址数较前日上升14.41%。受大额转账影响,以太坊链上交易额激增,但整体活跃和新入流量较七日均值有所下降,后市需盘整蓄力方可向上突破。[2019/6/4]

在这个图表中,我们把Prysm客户端启动和同步启动(即第一个信标链区块产生)之间的时间偏移删去。那么可以看出,单纯比较同步速度的话,Prysm的表现略优于Lighthouse,不到两个小时就能同步完成,而Lighthouse需要两个半小时。Teku和Nimbus大概需要五个小时。

值得注意的是,Eth2TypeScript实现(Lodestar使用的语言)并不是仅为了成为运行一个全信标链或者验证者节点的首选客户端。相反,Lodestar将为以太坊2.0去中心化应用的所有web、浏览器和基于插件的组件提供基础设施。

行情 | 以太坊的空头头寸数量达到纪录高位:Crypto-News India报道,周五,以太坊的空头头寸数量达到纪录高位,意味着人们预期以太坊价格将继续下跌。以太坊价格今年已经跌去90%。空头头寸增加的原因之一是ICO项目方集体套现,另一个原因是近期全球主要股市持续调整,但一些分析师并不认同这个解释。[2018/10/21]

假设我们知道了客户端的信标头区块当前所在的slot高度,并且可以查看在这60秒之前区块头的高度的话,我们就可以通过展示各客户端每秒同步的slot数(用点表示),来计算过去60秒的移动平均值以比较各客户端的同步速度。移动平均值超过10分钟的则用实线表示。

结果与前一个图表一致。尽管Prysm因为要花时间获取Eth1-状态,它仍是同步速度最快的客户端,每秒同步60slots。Lighthouse紧跟其后,每秒同步46slots。稍显落后的是Teku(23/秒)和Nimbus(22/秒)。

然而什么是slot呢?在传统的区块链如比特币和Eth1链中,要么有区块要么没有。那么当比较这些链上的客户端性能时,我们会以块数/秒为单位来比较其同步速度。这跟以slot数/秒为单位有何不同呢?

行情 | 以太坊价格涨幅超过3%:根据huobipro数据显示,1小时内以太坊价格由278美元上涨至287美元,涨幅超过3%。[2018/8/28]

在以太坊2.0中,每12秒总有一个指定的slot。如果验证者被分配到一个slot中提议区块,该slot便有一个区块。然而,如果验证者错过该slot,那么便是个空slot(没有区块),但尽管如此,slot的计数将继续进行。因此,在以太坊2.0中,我们以slots/秒为单位计算同步速度。

在这个图表中,我们把(时间)这一变量删去,横坐标为已同步的slot数,并把上一个图表中的同步速度映射到该图表中。所有客户端都显示一个趋势:随着slot的增加同步速度下降。由于该数据是在以太坊2.0主网上搜集的,我们知道有一条验证者队列正排队等候进入2.0网络。在撰写本文时,等候队列上有13_458名验证者,按照每天新增900名验证者的速度来算,需要等待将近15天。

了解了以太坊2.0主网验证者数量呈线性增长之后,我们可以假设活跃验证者集的规模变大使得同步速度减缓。

计算资源指标

在上半部分中,我们仅分析了同步指标,选出同步最快的客户端。但是哪个客户端在资源利用方面快且高效呢?

上面的图表中,随着同步slot的数量增加,比较各客户端的数据库容量。值得注意的是,关于完全同步主网节点(420_000slots),Lodestar的占用空间最小,总共只有1.49GiB。Lighthouse(2.98GiB)和Prysm(3.16GiB)的结果也不错。

我们知道Eth1节点存储完整的区块历史数据。尽管如此,Eth1节点还是移除了历史状态以最小化数据库所需的磁盘空间。Eth2节点与这个概念相当。在磁盘上储存所有块的同时,他们会删除最终状态。两者的主要区别为:为了方便起见,应将历史状态存储于时段边界中(epochboundaries)。目前,Nimbus每32个epoch在时段边界存储状态,然而Lodestar每1024个epoch将状态记录在磁盘中。在图中可以清楚地看出差异。

该图表相同,但是绘制了同步期间每个客户端的常驻内存集的大小。从图中得出,Nimbus客户端非常高效,在信标链主网的整个处理过程仅需要约1GiBRAM。紧接其后的是Lighthouse和Lodestar,均略低于3GiB。

注意:Java分配给Teku的堆外内存不在客户端开发者的控制范围之内。JVM对可用内存的消耗量特别大。Teku的指标结果在可用内存总量不同的情况下差异十分大。

最后但同样重要的一点是,让我们看一下CPU的利用率。在上面图表中可以看到客户端之间的一些有趣差异。

区块链属于一种高度分层的数据结构。同步区块链数据、验证区块以及计算最新状态,大部分工作都是按序列进行的。因此,客户端面临的挑战便是尽可能地使该进程平行化。图表显示的结果与同步速度指标相当,Prysm和Lighthouse领先(数值更高意味着更加有效),而Teku保持良好。

FAQ

Q:文章不错,但请问为什么你没有比较流量指标呢?

A:我有比较,只是没有对所有指标比较都进行评论。你可以在Github上找到没有进行注释的点对点、流量指标,想要进一步研究的话访问:eth2-bench-mainnet/doc/00-plots-uncommented.md

Q:你个人来说推荐哪个客户端?

A:这个问题很难回答。靠感觉走的话,我选择Lighthouse,我觉得它的总体用户体验、性能、功能以及工具可用性都很好。然而,Prysm仍是最成熟并且是目前最快的客户端。Teku的使用体验也很好,我认为所有客户端都是产品级别的。

Q:信标链数据库大小会超过1TiB吗?

不,首先,与Eth1相比,信标链本身相对较小。驱动数据库大小的主要因素是信标状态。然而,与Eth1相比,Eth2并不需要将所有状态存储在磁盘中,因为用户总是可以从本地运行的区块中重建任何状态。

除此之外,PoS有敲定这一工序,而PoW没有(reorgs,51%攻击)。一旦区块被敲定,该区块永远不会被篡改。敲定的意思是,将来客户端不用再从创世开始同步链的数据,而是获取最后敲定的epoch的最新链头的数据。

原文链接:

https://dev.to/q9/ethereum-2-0-mainnet-clients-3and

来源|dev.to/q9

作者|?AfriSchoedon

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