NNS 20461提案是如何通過不增加物理設備優化IC內存系統性能_CAN

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InternetComputer上運行的所有開放網絡服務、DeFi、Dapp、NFT等泛平臺都是通過Canisters組成，Canisters的自主服務和多元化可組合特性推動非凡的網絡效應，基于這種特性是開發者可以在IC上重新構想任何去中心化應用。自5月IC主網上線至今已有數W個Canisters被創建托管，在這數W個Canisters中的許多Canisters組成了完整的Web3.0Dapp。

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隨著IC鏈上Canisters和用戶的快速增長，IC子網的性能需求也在逐漸增長：最近內存密集型Canisters的增長表明IC的內存系統在重負載下存在性能瓶頸。這篇博文描述了NNS20461提案的性能是如何優化IC的內存系統內存的詳細信息）。

OKX Lennix：OKX通過技術創新升級POR，引領行業透明度提升:4月12日消息，OKX全球機構業務部董事總經理Lennix受邀出席2023 香港 Web3 嘉年華主論壇，并參與圓桌討論。Lennix表示，除了按月定期公布儲備金證明POR外，OKX正在基于全覽默克爾樹、零知識證明等技術創新，提升POR透明度至傳統金融審計標準，持續引領行業安全透明。此外，香港穩健、清晰的加密監管政策是一個非常好的起點，為虛擬資產投資者提供了當前全球范圍內最高水平的保護，同時助力行業健康可持續發展。

據了解，除儲備金干凈度為100%外，OKX是目前唯一一家同時實現默克爾樹開源驗證、錢包地址所有權開源驗證、鏈上資產開源驗證的數字資產交易所。[2023/4/12 13:59:08]

?NNS20461提案詳情：https://dashboard.internetcomputer.org/proposal/20461

BitConnect發起人被指控涉嫌參與加密騙局 面臨監禁和罰款等多項處罰:11月17日消息，澳大利亞證券投資委員會（ASIC）宣布，前BitConnect發起人John Louis Anthony Bigatton因參與被指控詐騙投資者數百萬美元的加密貨幣項目而被起訴。ASIC指控Bigatton在澳大利亞運營一個未經注冊的托管投資計劃，即BitConnect借貸平臺，并且他在澳大利亞各地舉辦的研討會上代表他人提供未經許可的金融咨詢。該委員會還指控稱，在Bigatton舉辦的四次研討會上，他發表了虛假或誤導性的聲明，可能會誘使投資者申請或收購BitConnect借貸平臺的權益。ASIC提出的控罪包括一項經營未經注冊的管理投資計劃的罪名，最高可處五年監禁及/或罰款42000澳元；一項代他人提供無牌金融服務罪名，最高刑罰為監禁兩年及/或罰款42000澳元；以及四項影響市場參與的虛假或誤導性聲明指控。最后四項控罪的最高刑罰為監禁10年及/或罰款94.5萬澳元。（zdnet）[2020/11/17 21:03:13]

提案功能升級后的優化結果：

CENNZnet將于本周發布新API版本，旨在提升安全性和效率:CENNZnet官方表示，將于本周發布API新版本1.3.0-alpha.2，它與現有運行時v37網絡一起同時工作，該版本的優點是：對于開發者來說，它更容易集成、需要更少的配置、提高安全性，同時團隊也在部署新的CENNZnet主網用戶中心界面。[2020/11/2 11:28:02]

在9月14日NNS20461提案被受理之后，提案中的優化功能逐步部署到所有InternetComputer子網中，圖1-3顯示了升級時優化對重負載子網的影響，你可以看到以下兩個主要改進；

1、增加和更穩定的區塊終結：斷斷續續的終結率從每秒0.5個區塊恢復到1個區塊的預期水平。

2、改進消息執行時間：執行消息的平均時間提高了約3倍，最大值提高了約10倍。

聲音 | Susquehanna加密貨幣業務主管：比特幣或迎來突破 但必須維持在6800美元之上:據CCN報道，美國金融公司Susquehanna的加密貨幣業務主管Bart Smith昨日在CNBC的節目中表示，只要繼續保持在目前的水平7500美元附近，比特幣的價格可能會迎來突破。但Smith表示，如果比特幣跌破6800美元，那么其形勢將是負面的。[2018/8/3]

?圖?1.?優化推出前后的區塊終結率。紅線之后是優化升級后的區塊終結率。

?圖2.優化推出前后的消息執行平均時間。

?圖3.優化推出前后的最長消息執行持續時間。

Coinness分析：BTC跌勢放緩，短期留意波動方向:據Coinness作者List分析，BTC在跌破$6000后，日線上RSI出現小幅背離，跌勢有暫時放緩的跡象，未來24小時進行橫向整理或小幅上揚的概率較大。從BTC小時圖上看，布林帶在大跌后快速收窄，同樣也要留意在明日出現大幅波動。短期向上的主要壓力位在10日均線（$6496）附近，向下可用日線上布林帶的下軌（$5788）作為支撐，若進一步下跌，看跌區間將降至$5000關口。[2018/6/23]

Canisters正交持久化：

Canisters可以接收和執行兩種類型的消息：查詢調用和更新調用，查詢調用只是執行一個讀取當前Canisters的狀態操作而不更改該Canisters的函數的調用，并且查詢調用在Wasm內存中執行的所有修改都會被丟棄。而更新調用消息允許更改Canisters的狀態并保留更改，并且更新調用消息的執行會自動保留所有內存更改，并使用它們可用于后續更新消息和查詢消息，這個概念被稱為正交持久化。

任何正交持久化的實現都必須解決兩個問題：

如何將持久內存映射到Wasm內存中；如何跟蹤Wasm內存中的所有修改，以便以后可以持久保存。IC當前正交持久化的實現使用頁面保護來解決這兩個問題，當消息開始執行時，我們將Wasm內存的整個地址范圍劃分為4KiB塊，稱為頁面。最初使用操作系統的頁面保護標志將所有頁面標記為不可訪問，這意味著第一次內存訪問會觸發頁面錯誤、暫停執行并調用我們的信號處理程序。然后信號處理程序從持久內存中獲取相應的頁面并將該頁面標記為只讀之后，對該頁面的后續讀取訪問將會成功，無需信號處理程序的任何幫助。然而第一次寫入訪問將觸發另一個頁面錯誤，并允許信號處理程序記住該頁面已修改，并將該頁面標記為可讀和可寫，這意味著對該頁面的所有后續訪問都將成功，無需調用信號處理程序。

頁面保護詳情：https://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Memory-Protection.html

調用信號處理程序和更改頁面保護標志是昂貴的操作，讀取和寫入大塊內存的消息會導致此類操作的風暴，從而降低整個系統的吸能。這是在目前在重負載下觀察到的性能瓶頸。請注意，信號處理程序是在InternetComputer推出之前編寫的，其主要優先事項正確性而不是性能。

Canisters并發查詢執行：

Canisters是按照順序一個接一個執行更新消息，相比之下，查詢消息可以相互并發運行并更新消息，對并發執行的支持使得內存實現更具有挑戰性，例如：一個Canisters正在H區塊高度執行更新消息，同時仍然有一個長時間運行的查詢消息，該查詢消息更早在區塊高度H-K處開始。這意味著同一個Canisters可以同時激活多個版本的內存。

這個問題的一個簡單解決方案是在每個更新消息后復制整個內存，這個過程會漫長，并且會使用大量的存儲空間，因此當前IC的內存實現采用不同的路線：該路線將修改的內存頁面保存在名為PageDelta持久樹數據結構中，該結構基于FastMergeableIntegerMaps。每隔一定時間，每N輪都會有一個檢查點時間，在克隆文件以保留其先前版本后，將修改的頁面提交到檢查點文件，在克隆文件以保留其先前版本后，將修改的頁面提交到檢查點文件中，圖4顯示了Wasm內存是如何PageDelta和檢查點文件構建的。

圖?4.a)?檢查點文件存儲最后一個檢查點的?Wasm?內存。b)?自上次檢查點以來修改的頁面存儲在稱為?PageDelta?的持久數據結構中。c)Wasm?內存是由信號處理程序通過復制檢查點文件頁面和修改頁面來構建的。

PageDelta詳情：https://en.wikipedia.org/wiki/Persistent_data_structure

優化1：內存映射檢查點文件

第一個優化是將內存映射到檢查點文件頁，這通過在同時運行的多個消息之間共享頁來減少內存使用，這種優化還通過避免讀取訪問時的頁復制來提高性能。因為信號處理程序調用次數與之前保持一致，經過內存映射檢查點優化后信號風暴問題仍然存在。

優化2：查詢中的頁面跟蹤

查詢修改所有內存頁在執行后都會被丟棄，這意味著信號處理程序不必跟蹤查詢的修改頁面，但是信號處理程序的沒有實現區分更新消息和查詢消息，我們為查詢引入了快速路徑，在第一次訪問時將頁面標記為可讀和可寫，這種簡易的優化使查詢速度平均提高了1.5到2倍。

優化3:分攤預取頁面

最有影響力的優化背后的想法很簡單：如果我們想減少頁面錯誤的數量，那么我們需要為每個信號處理程序調用做更多的事情。新的信號處理程序不是一次獲取一個頁面，而是嘗試推測性的獲取更多頁面，此處需要適當的平衡，因為預獲取太多頁面可能會降低僅訪問少數頁面的小消息性能。優化計算緊接在當前頁面之前的訪問頁面的最大連續范圍，它使用范圍大小為做預取更多頁面的的提示，通過這種方式，預取的成本由以前訪問的頁面分攤，因此優化將內存密集型消息中的頁面錯誤數量減少了一個輕量級。

總結：最初的信號處理程序是在InternetComputer之前編寫的，重點是正確性而不是性能，該區域需要針對性能進行優化也就不足為奇了，然而InternetComputer的快速增長需要比預期更早的進行優化，這些優化不僅消除了一個不需要增加物理設備的性能瓶頸，也為未來更多部署在ICDapp和增長用戶做出承載準備。

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