赢下毫秒之争：分片、LaserStream 与 Solana 的速度优势

什么是分片？

分片是实现 Solana 高性能数据传播的基础单元，可让你更早获取链上状态变化。

Solana 以实现最高速度和吞吐量为设计目标。为此，它不能将区块作为单个大型单元在网络中传输。区块会被拆分成称为分片的较小数据包，它们是 Solana 数据传播的原子单元。 

这些分片代表尚未组装成区块的部分交易数据。每个分片大小约为 1.2 KB，经过优化后可适配标准网络数据包的最大传输单元（MTU），从而避免分段并实现极速传输。 

分片分为两种：

数据分片

数据分片封装区块中的核心交易数据，并将其拆分成固定大小的数据块。其中包含序列化的条目批次，也就是由计数作为前缀的一组交易，以便高效处理。

编码分片

编码分片使用 Reed-Solomon 擦除编码提供冗余。这是一种生成奇偶校验数据的前向纠错技术，可用于重建丢失或损坏的分片。编码分片会与数据分片共同组成前向纠错（FEC）集，通常采用均衡比例（例如 32 个数据分片对应 32 个编码分片），最多可容忍 50% 的数据包丢失。领导者可根据网络状况调整这一比例，以维持高可靠性。

分片如何在 Solana 上传播？

这个过程始于领导者（即当前负责生成区块的验证者）将交易批量处理并序列化为条目。随后，这些条目会被拆分，也就是被切分成称为分片的较小片段。根据 Solana 的分片规范，领导者会使用旧版系统（即逐个签署分片）或基于 Merkle 的方案（即签署整个 FEC 集的 Merkle 根）为所有分片签名，从而确保真实性和数据完整性。 

分片通过 Turbine 发送给其他验证者。Turbine 是 Solana 基于多层扇出的传播系统。在 Turbine 中，领导者将分片传输到根节点，再由根节点通过树状结构将其分发到后续各层验证者。每一层都会向下一层转发，每层扇出 200 个节点；具体取决于活跃验证者的数量，通常需要经过 2 到 3 跳。这种树状结构既能最大限度地减少带宽占用，又能在几毫秒内将交易分发到整个网络。

按质押权重进行的洗牌会优先向质押量更高的验证者传输分片。Turbine 首先根据验证者持有的质押量（即质押权重）对其排序。质押量更高的验证者会更早出现在列表中，并且在确定性洗牌后，通常会进入树中更靠近领导者的前几层。因此，更少的跳数意味着更低的延迟。所以，质押量更高的验证者会更早收到分片。   

注意： 实施 Alpenglow 后，Turbine 最终将被 Rotor 取代。即使完成这些变更，验证者的质押量仍会影响其向哪些对等节点广播。

分片如何重新组装成区块？

验证者收到分片后，会先验证其签名以确认真实性，再使用 Reed-Solomon 擦除编码，利用 FEC 集中可用的编码分片重建任何丢失或损坏的数据分片。 

随后，重建的数据分片会被解分片。也就是说，系统会利用分片索引按顺序连接其有效载荷，重新组成序列化的条目批次。 

接着，这些批次会被反序列化为单笔交易和条目，并组装成完整区块。

分片为何重要？ 

分片之所以重要，是因为在一个时机至关重要的网络中，它们缩短了响应窗口。 

分片对于释放 Solana 的高性能优势至关重要，尤其适用于高频交易、询价（RFQ）做市平台、清算引擎和预言机更新等延迟敏感型应用。 

分片让你能最早看到正在发生的链上事件。相比之下，在大多数其他区块链上，应用必须等待完整区块生成并确认，这会带来数百毫秒到数秒的额外延迟。 

原始分片的处理可能比较麻烦，因为接收方必须验证其真实性、重建任何丢失的数据分片、将其解分片并反序列化为交易和条目，最后再解析兑换或账户变化等可执行事件。

如果你希望获得分片的延迟优势，又不想自行构建这套管线，Preprocessed Transactions 会替你完成解分片，并通过 WebSocket 在 processed 确认级别之前最多提前 8ms 传输已签名交易。

不过，这种对待处理交易和账户更新的“提前洞察”能够带来无可比拟的优势，并直接提高竞争场景下的成功率。

例如，监控抵押率的清算机器人可以利用分片，比使用 WebSockets 等较慢方式的竞争对手更早发现并处理风险仓位，从而赢得清算机会。 

同样，寻找市场低效机会的套利交易者，以及提供报价的低延迟 DEX 聚合器，也能从这种延迟优势中受益，因为几毫秒就可能决定能否盈利。

分片延迟层级

需要注意的是，不同来源的分片延迟并不一致。

高质押验证者

拥有大量质押的验证者会在 Turbine 的传播树中获得最高优先级。它们通常直接从领导者或较早的扇出层接收分片，并受益于质押权重服务质量（SWQoS）。

已质押验证者

质押量适中的验证者在传播队列中的优先级较低，而且分片需要经过更多跳，因此会面临中等程度的延迟。它们参与共识，可以确保可靠访问，但延迟可能会因网络位置和当前质押分布而略有变化。与高质押验证者相比，低质押验证者不太适合竞争极其激烈、对时效要求很高的操作。

未质押验证者

没有质押的验证者不具备已质押节点的服务质量优势，不适合为延迟关键型操作传输 Solana 实时数据。它们位于 Turbine 扇出结构的最后端，最后收到分片。

在树中的位置越靠前，你就有越多时间在网络其他部分赶上之前采取行动。 

全球差异 

需要特别注意的是，Turbine 与地理位置无关。由于物理距离和网络状况会在 Turbine 跳数之外引入更多延迟，全球传播可能会放大延迟差异。 

例如，分片在不同区域间传输时（例如从位于美国的领导者传输到亚太地区的验证者），可能会因跨洲路由、数据包重传，甚至对等互联问题而出现延迟，即使是位于 Turbine 前几层的高质押验证者也不例外。

这种地理分散为优化带来了机会。单个高质押验证者在本地可能表现出色，但如果位置不够理想，其全球表现就可能落后。可以通过分布式分片网络汇集不同来源中最快的分片，从而降低差异并实现稳定的接收速度。在全球场景下，这样的系统可以持续超越顶级质押验证者。

对于构建延迟关键型系统的开发者来说，从优化过的来源可靠获取分片是保持竞争优势的关键。不过，这需要强大的基础设施来有效处理恢复、验证和全球分发。此外，目前大多数常用的 Solana 实时数据流工具都没有利用分片。

在 Solana 上传输数据

在 Solana 上，希望传输实时数据的开发者有多种选择，每种方案都需要在延迟、可靠性和复杂性之间做出权衡：

webhook

webhook 支持事件驱动型更新。当特定账户或程序发生变化时，它会将数据推送到你的应用。以编程方式集成非常简单，你甚至无需编写代码，直接在 Helius 控制面板中即可完成设置。开发者可以传输特定交易类型的易读解析数据、原始交易有效载荷，甚至可以将这些更新作为格式化消息直接发送到特定 Discord 频道。

虽然 webhook 非常可靠，并且被 Solana 上许多知名公司采用，但它会在交易确认之后才发送通知。这意味着 webhook 可能比分片级数据晚数百毫秒，因此对于高频交易或清算等延迟关键型操作而言速度太慢。

标准 WebSockets

Solana 的 JSON RPC API 支持 WebSocket 订阅，例如用于账户变化的 accountSubscribe、用于交易日志的 logSubscribe，以及用于程序事件的 programSubscribe。WebSockets 会在客户端和 RPC 提供商之间维持持久连接，并在交易和账户变化处理完成后立即传输更新。WebSockets 支持双向通信，适合实时监控特定账户或事件，同时减少轮询开销。

不过，与 webhook 一样，WebSockets 会在分片重新组装后才传输数据（即在 processed、confirmed 或 finalized 确认级别），具体延迟从 400ms 到 30s 不等，取决于所选确认级别。 

WebSockets 也被视为一种较脆弱的连接类型，连接可能因各种问题中断，因此需要自定义重试逻辑。如果没有轮询作为补充，断开连接可能造成永久性数据丢失，从而削弱实时可靠性。 

Enhanced WebSockets

与标准 WebSockets 相比，Enhanced WebSockets 是一项显著改进，提供多项性能优化和增强的筛选功能。更出色的事件解析和更少的噪声，让它更适合开发者用于生产环境。

Enhanced WebSockets 可以降低标准 WebSockets 的延迟，非常适合通用流应用。例如，与标准 WebSockets 和 webhook 相比，使用 Enhanced WebSockets 传输 Pump AMM 数据时的性能提升十分明显。 

不过，Enhanced WebSockets 本质上仍是在分片重新组装后传输数据。对于分秒必争的应用来说，这依然限制了它的实用性。此外，尽管经过增强，它仍缺乏自动重放或故障转移功能，需要手动处理数据缺口。 

Yellowstone gRPC

Yellowstone gRPC 是一种从验证者到客户端的低延迟流协议，可以提供分片级数据访问。由于它能针对相应确认级别更快地传输更新，因此速度远快于 WebSockets 和 webhook。 

Yellowstone 提供双向数据流，可立即创建和取消订阅，并具备高级筛选功能，让你能够精确控制在特定交易、账户或程序更新后收到哪些数据。

Yellowstone 非常适合希望获得无速率限制、无积分限制，以及为自定义节点配置提供有保障的隔离硬件的用户。不过，它也存在几项重大取舍：

1. 基础设施负担

要充分发挥 Yellowstone gRPC 的潜力，你需要拥有自己的专用节点。这要求你能够获取硬件、正确配置并持续管理这些硬件，还需要具备相应领域的专业知识，以调试任何与硬件有关的问题。

2. 延迟差异

Yellowstone gRPC 能够传输分片级数据，并不意味着它一定会以最佳方式传输。延迟可能因提供商而异，也取决于你的专用节点是否与针对分片优化的来源（即高质押验证者）配对。与普通质押或低质押验证者配对，意味着它们无法持续进入 Turbine 的第一层，因此对于许多分片，你仍会处于下游。

3. 故障风险

依赖单个专用节点会形成单点故障，而 Yellowstone gRPC 不具备任何原生重放能力，这进一步放大了风险。

4. 资源需求

在通过 Yellowstone 传输数据时，如果使用密集型 RPC 调用让专用节点过载，可能会导致性能下降。 

长期以来，对于许多团队而言，Yellowstone gRPC 一直是传输 Solana 实时数据的首选服务。它速度快，适合高级用户，但如果无法使用遍布全球的专用节点集群，就很难将其投入运营并实现稳定、全球化的低延迟覆盖。

LaserStream

LaserStream 将分片级接收速度与全球分布式服务的可靠性和覆盖范围结合起来，同时无需承担运行多个专用节点的成本和运维负担。 

LaserStream 通过以下方式实现这一点：

• 多源接收：LaserStream 接收延迟最低的分片，在全球范围内持续超越竞争对手。
• 全球覆盖：LaserStream 在全球多个区域可用，开发者可以使用距离其基础设施最近的端点。每个区域都会运行多台服务器以提供冗余，并支持自动故障转移。
• 零缺口：LaserStream 的历史重放允许开发者重放过去最多 48 小时内的近期区块链数据。这有助于处理连接中断并确保数据连续性。 
• 开发者友好体验：LaserStream 可以直接替代 Yellowstone gRPC，无需迁移、无需学习新语法，也没有额外麻烦。

简而言之，LaserStream 是对 Yellowstone gRPC 和 WebSockets 的可扩展、低延迟且容错的升级。它无需数百万的质押，也无需你自行运营高性能基础设施，就能在链上事件一经发生时持续提供数据。 

LaserStream 是利用分片能力，在 Solana 上实现超低延迟数据流的最简单方式。

客户端与性能

LaserStream 提供客户端，支持 Go、Rust 和 JavaScript/TypeScript。这些客户端会持续跟踪已传输到哪个 slot，并在连接中断时自动执行重放。无论因何原因断开连接，客户端都会自动重新连接，并从最后处理的 slot 恢复数据流。

LaserStream 的 JavaScript 客户端尤其值得关注，因为它使用原生 Rust 绑定。因此，该客户端的吞吐量可达 1.3 GB/s。与当前 Yellowstone gRPC JavaScript 客户端相比，性能提升了 40 倍，后者的最高吞吐量仅为 30 MB/s。 

随着 Solana 持续扩展，Yellowstone gRPC JavaScript 客户端将难以跟上。LaserStream 的 JavaScript 客户端拥有充足的性能余量，确保你的应用能随着网络需求增长而安全扩展。 

真实成果

低延迟 DEX 聚合器 DFlow 最近集成了 LaserStream，用于向其价格引擎提供数据。他们决定集成 LaserStream，是因为它能够轻松扩展至全球，无需担心专用节点，还能节省工程资源，专注于路由和业务代码。 

据报道，自集成以来，DFlow 已节省超过八小时的周期性工程维护工作，实现了 100% 正常运行时间和不间断的数据流，并借助更快的交易确认提高了报价速度。 

即刻获得更快的数据流。

毫秒不只是延迟，更是机会。借助 LaserStream，你不只是跟上网络，而是始终领先一步。 

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更多资源

• LaserStream
• Agave 的分片模块
• Solana 的分片规范