以太坊: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。

ConsenSys报告：以太坊现有340万地址与DeFi协议交互:11月12日消息，根据ConsenSys本周发布的《Web 3 Q3 2021》报告，以太坊庞大的Web 3.0生态系统——包括大多数DeFi、稳定币、NFT和区块链游戏世界——继续扩大并吸引用户，有340万个以太坊地址与DeFi协议交互。报告称，随着Tether面临越来越多的监管压力，以太坊上的稳定币供应变得更加多样化，USDC和BUSD抢占了USDT的部分市场份额。报告显示，DeFi借贷大幅增长，9月6日达到历史最高水平，未偿债务约为247亿美元。根据ConsenSys的数据，在五大智能合约平台TVL中，以太坊仍占据77%的多数份额，其次是Binance和Solana，分别占10%和5%。（Forkast）[2021/11/12 21:45:46]

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：

以太坊区块浏览器Etherscan将在Aurora发布:9月1日消息，以太坊扩容解决方案Aurora近日和区块浏览器Etherscan达成合作，后者将集成Aurora，为Aurora提供与以太坊浏览器相似的浏览器界面并用户和开发者提供相同的查询和数据工具。虽然二者的集成流程今天开始，相关产品在今年晚些时候才会上线。[2021/9/1 22:53:21]

>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)。

分析 | 以太坊主流交易所交易量萎靡?30天ROI持续下滑:据 TokenGazer 数据分析显示，截止至 9?月 26?日 11 时，以太坊价格为$168.01，总市值为$18,147.51M，主流交易所交易量约为$146.26M，环比昨日缩水76.0%；以太坊对比特币汇率有一定上行趋势；基本面方面，以太坊链上交易量、算力、活跃地址数保持稳定、链上DApp交易量有较大缩水；以太坊 30 天开发者指数约为 2.23；以太坊与 BTC 180 天关联度在年内低点附近平稳波动，30 天 ROI持续下滑；ERC20 代币总市值约为以太坊总市值的 57.09%，持续回升。[2019/9/26]

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 | 美国编辑声称首次在以太坊区块链保存文章:据coindesk报道，Popula新闻网站的编辑Maria Bustillos周一宣布，她已将最初发表在Death and Taxes杂志上的一篇文章存档到以太坊和IPFS协议中，并声称这是世界上首个。这篇文章是在区块链新闻创业公司Civil及其工程师的帮助下存储的，并在开始运作时为Popula提供了补助金。[2018/12/21]

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。

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。

动态 | 以太坊价格7个月内暴跌85%:根据CoinMarketCap的数据，ETH价格变动幅度令人瞠目，从2017年初的不到10美元跃升至今年1月的最高1300美元。但它从7个月来的高点暴跌85%，周一突破200美元，同时其空头头寸攀升至历史最高水平。[2018/9/13]

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？

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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