Firedancer revela fd_quic: Uma implementação de alto desempenho dos protocolos de rede de ingestão de transações QUIC e Solana

Firedancer, um cliente validador independente para Solana construído pela Jump, anunciou recentemente seu mais recente marco técnico, fd_quic, uma implementação de alto desempenho dos protocolos de rede de ingestão de transações QUIC e Solana. Esse avanço vem com melhorias significativas em escalabilidade e robustez, tornando a rede Solana mais resiliente contra ataques de spam.

Protocolo QUIC e Solana

A rede Solana utiliza o protocolo QUIC para vários fins, incluindo a propagação de transações. A pilha de rede personalizada da Firedancer&apos foi projetada do zero para alavancar o dimensionamento do lado da receção (RSS), uma forma acelerada por hardware de balanceamento de carga. Isso permite uma arquitetura paralela compartilhada sem nada, em que cada núcleo de CPU gerencia uma parte do tráfego de entrada com o mínimo de sobrecarga.

O RSS oferece melhor rendimento e simplifica a implementação em comparação com o balanceamento de carga baseado em software. Ele elimina a necessidade de agendadores globais complexos, tempos de execução assíncronos, bloqueios e atômicos. A decisão do Firedancer de contornar a pilha de rede do Linux usando XDP/AF_XDP, tecnologias recentes do kernel, otimiza ainda mais o desempenho.

A Complexidade do QUIC

As 151 páginas de especificações do QUIC trazem uma complexidade considerável. Incapaz de encontrar uma biblioteca C existente que atendesse aos seus requisitos de licenciamento, desempenho e confiabilidade, a Firedancer construiu a sua própria. Sua implementação, fd_quic, apresenta estruturas de dados e algoritmos otimizados, com (quase) zero alocações de heap enquanto lida com o tráfego, garantindo que o validador não fique sem memória.

Demonstração ao vivo Destaques

A Firedancer comemorou sua jornada de meses para tornar o QUIC rápido com uma demonstração ao vivo mostrando três objetivos de design: Compatibilidade, Desempenho e Escalabilidade.

• Compatibilidade: Uma ferramenta de spam construída a partir de módulos no validador Solana Labs enviou inúmeras transações para o validador Firedancer via QUIC, demonstrando que sua implementação QUIC estava correta.
• Desempenho: Um teste levou aos limites de um único núcleo de CPU executando fd_quic usando vários spammers. O resultado foi 5,8 Gbps ou 270k TPS, chegando a 1,4 milhões de TPS com pequenas transações. Foram necessários oito núcleos de CPU para gerar essa taxa.
• Escalabilidade: O mesmo teste de desempenho foi executado com RSS ativado em uma interface de rede de 25 Gbps e fd_quic em execução em quatro núcleos de CPU. Isso mostrou propriedades de escalonamento linear, com cada núcleo lidando com aproximadamente a mesma taxa para uma melhoria de quase 4x na taxa de transferência.

Durante o teste, um servidor Firedancer QUIC em execução em apenas quatro núcleos de CPU em um único servidor ingeriu de forma confiável 21,8 Gbps de transações de entrada (cerca de 1,08M TPS com tamanho de txn de ~1kB) de clientes do Solana Labs. Este teste foi limitado pelo hardware de rede disponível (um link de 25 Gbps), mas o Firedancer dá as boas-vindas aos usuários para aumentar ainda mais o desempenho com a documentação disponível.