15.11.2024

Aula 037: Paralelismo e Concorrência no Solana

Nesta aula, vamos explorar os conceitos de paralelismo e concorrência no contexto do Solana, uma blockchain de alto desempenho projetada para fornecer escalabilidade sem sacrificar a descentralização. Compreender como aproveitar esses conceitos é crucial para desenvolver aplicações eficientes e responsivas no Solana.

Compreendendo Paralelismo e Concorrência

Concorrência refere-se à capacidade de um sistema de gerenciar múltiplas tarefas ao mesmo tempo, permitindo que progridam de forma independente. No contexto das blockchains, a concorrência pode ser observada no manuseio de transações, onde várias transações podem ser processadas simultaneamente, desde que não interfiram entre si.

Paralelismo, por outro lado, diz respeito à divisão de uma única tarefa em subtarefas menores que podem ser executadas ao mesmo tempo. No Solana, o paralelismo pode ser alcançado por meio de seu modelo de execução, que permite que múltiplas transações sejam processadas em uma rede de validadores.

A Abordagem do Solana para Concorrência

O Solana alcança alta capacidade de processamento (throughput) utilizando um mecanismo único conhecido como Sealevel. O Sealevel permite que a execução de contratos inteligentes (programas) processe transações em paralelo. Isso significa que, desde que as modificações de estado feitas pelas transações não entrem em conflito, elas podem ser processadas simultaneamente.

Execução de Transações

No Solana, os contratos inteligentes são executados em resposta a transações. Cada transação pode incluir múltiplas instruções que podem manipular o estado da blockchain.

Exemplo: Usando Callbacks de Instrução

Vamos ver um exemplo simples que demonstra como múltiplas transações podem ser executadas em paralelo, garantindo que não ocorram conflitos. Vamos criar um programa que permite que os usuários incremente um contador em paralelo, desde que não tentem incrementar o mesmo contador.

1. Configure Seu Ambiente
   Primeiro, certifique-se de que você possui o Rust e o Solana CLI instalados. Você pode configurar seu projeto usando cargo.

   cargo new exemplo_paralelismo_solana
   cd exemplo_paralelismo_solana

2. Adicione Dependências
   Atualize seu Cargo.toml para incluir as dependências do Solana.

   [dependencies]
   solana-program = "1.11.0"

3. Escreva o Programa
   No arquivo src/lib.rs, crie um programa simples de contador.

   use solana_program::{
      account_info::AccountInfo,
      entrypoint,
      entrypoint::ProgramResult,
      pubkey::Pubkey,
      msg,
      program_error::ProgramError,
   };
   use std::str::FromStr;
   
   pub struct Counter {
      pub count: u64,
   }
   
   impl Counter {
      fn increment(&mut self) -> ProgramResult {
          self.count = self.count.checked_add(1).ok_or(ProgramError::Overflow)?;
          Ok(())
      }
   }
   
   #[entrypoint]
   pub fn process_instruction(
      _program_id: &Pubkey,
      accounts: &[AccountInfo],
      _instruction_data: &[u8],
   ) -> ProgramResult {
      if accounts.is_empty() {
          return Err(ProgramError::MissingAccount);
      }
   
      let mut counter_account = &mut *accounts[0].data.borrow_mut();
      let mut counter: Counter = Counter { count: u64::from_le_bytes(counter_account.try_into().unwrap()) };
   
      counter.increment()?;
   
      counter_account.copy_from_slice(&counter.count.to_le_bytes());
      msg!("Contador incrementado. Novo valor: {}", counter.count);
   
      Ok(())
   }

4. Implante o Programa
   Compile e implante seu programa Solana.

   cargo build-bpf
   solana program deploy target/deploy/exemplo_paralelismo_solana.so

5. Simule Transações Paralelas
   Em um terminal separado, você pode simular várias transações que incrementam o contador. Supondo que você definiu o valor inicial do contador como 0:

   for i in {1..5}; do
      solana transaction simulate --signer <SEU_SIGNER> --program-id <SEU_PROGRAM_ID> --data '' --account <CONTA_CONTADOR>; 
   done

Considerações Importantes

1. Execução Livre de Conflitos: Para que as transações sejam executadas em paralelo sem conflitos, elas devem operar em variáveis de estado ou contas diferentes. Em nosso exemplo, se múltiplas transações tentarem incrementar o mesmo contador, elas entrarão em conflito.

2. Operações Atômicas: O Solana suporta operações atômicas no nível de instrução. Garantir que suas transações não interfiram entre si é fundamental para aproveitar a execução paralela.

3. Metadados da Instrução: Utilize os metadados das instruções de forma eficaz para identificar potenciais conflitos antes de executar transações.

Conclusão

Nesta aula, introduzimos os conceitos de paralelismo e concorrência no ecossistema Solana e demonstramos como construir um programa simples de contador capaz de lidar com transações paralelas. Ao entender esses princípios, você pode criar aplicações escaláveis e eficientes na blockchain Solana.

Nas próximas aulas, iremos nos aprofundar em manuseio avançado de transações, gerenciamento de erros e melhores práticas para escrever programas performáticos no Solana. Boas codificações!

Navigation