PaVM: A Parallel Virtual Machine for Smart Contract Execution and Validation

计算机科学 智能合约 正确性 瓶颈 虚拟机 数据库事务 块链 线程(计算) 操作系统 分布式计算 嵌入式系统 数据库 程序设计语言 计算机安全
作者
Yaozheng Fang,Zhiyuan Zhou,Su-Rong Dai,Jinni Yang,Hui Zhang,Ye Lu
出处
期刊:IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:35 (1): 186-202 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tpds.2023.3334208
摘要

The performance bottleneck of blockchain has shifted from consensus to serial smart contract execution in transaction validation. Previous works predominantly focus on inter-contract parallel execution, but they fail to address the inherent limitations of each smart contract execution performance. In this paper, we propose PaVM, the first smart contract virtual machine that supports both inter-contract and intra-contract parallel execution to accelerate the validation process. PaVM consists of (1) key instructions for precisely recording entire runtime information at the instruction level, (2) a runtime system with a re-designed machine state and thread management to facilitate parallel execution, and (3) a read/write-operation-based receipt generation method to ensure both the correctness of operations and the consistency of blockchain data. We evaluate PaVM on the Ethereum testnet, demonstrating that it can outperform the mainstream blockchain client Geth. Our evaluation results reveal that PaVM speeds up overall validation performance by 33.4×, and enhances validation throughput by up to 46×.

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