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。
The Graph集成以太坊layer2扩展方案zkSync:11月25日消息，以太坊layer2扩展方案zkSync开发团队MatterLabs宣布，去中心化索引协议The Graph正在与zkSync集成，允许来自The Graph支持的开放API的索引数据读取和组织zkSync2.0数据，从而实现更快、更有效的访问。[2021/11/25 7:09:41]
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：
>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。
ConsenSys突然禁止伊朗学生参加以太坊编程课程:金色财经报道，以太坊软件巨头ConsenSys从其在线编程课程中删除了约50名伊朗学生。ConsenSys学院告诉这50名学生：“我们很遗憾地告诉你，我们将立即暂停你在ConsenSys学院的注册和对平台的访问。根据美国法律，你们所在的国家或地区禁止我们向其提供商品或服务。”[2021/11/25 7:09:21]
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)。
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。
Power Ledger将从以太坊迁移至Solana并提供质押服务:据官方消息，澳大利亚区块链公司Power Ledger宣布将从以太坊迁移至Solana，并为POWR持有者提供委托质押服务。官方称，Solana可以轻松地支持其现有服务套件的扩展。[2021/7/12 0:44:50]
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：
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。
以太坊二层解决方案zkSync将于7月14日在主网上线:官方消息，以太坊二层解决方案zkSync最新版本完成了由ABDK进行的代码审计，将于7月14日在主网上线，该版本将支持交易、NFT，且代币上线zkSyns无需经过审查，此外zkSync还将上线新的事件系统。[2021/7/2 0:21:16]
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？
报告：灰度以太坊信托周溢价套利机会已大幅减少:10月16日，The Block发布报告称，自今年夏季开始以来，加密市场长期流行的套利机会已经消失。灰度以太坊信托的周溢价相对于该产品的资产净值交易，已从6月中旬的近850%缩水至本周初的36%。目前尚不清楚是什么因素压低了溢价，但可以推测，许多进行套利交易的基金已经平仓。这也可能表明，零售方面的购买压力有所减轻。而灰度比特币信托每周溢价自年初以来一直稳定在8%至41%之间波动。[2020/10/16]
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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