ArcBlock 為何使用 BEAM 建構區塊鏈框架
作者： Tyr Chen（ArcBlock 工程副總裁）
ArcBlock 是誰，他們為何如此喜愛 BEAM？
ArcBlock 致力於消除區塊鏈的複雜性，加速它融入日常生活。為此，他們開發了一套完整的區塊鏈開發平台，提供開發者輕鬆建構、執行及部署去中心化應用程式（dApp）所需的一切。平台的核心正是 BEAM VM。他們深信並積極支持 Erlang 生態系，因此以創始贊助商身分加入 Erlang Ecosystem Foundation。在這篇客座文章中，ArcBlock 工程副總裁 Tyr Chen 將說明他們喜愛 BEAM VM 的原因，以及任何想要建構 dApp 的人將其作為基石所能獲得的優勢。
BEAM 與區塊鏈簡介
Erlang 是建構高可用、容錯且可擴充軟即時系統的最佳程式語言之一。BEAM 是它的虛擬機器，在我們看來也是幕後英雄。BEAM 的優勢同樣適用於在該虛擬機器上執行的其他語言，包括 Elixir。無論使用哪種高階程式語言，最終都會歸結到 BEAM。正是這項關鍵技術，協助實現至關重要的九個九可用性。
如今，BEAM 支撐著全球超過一半的網際網路路由器；我們認為，這本身就是極有力的驗證。以下是 BEAM 非常適合建構區塊鏈的幾項優勢。
網路共識
選擇以 BEAM 作為建構去中心化應用程式（dApps）的關鍵元件，是一個很容易的決定。首先，區塊鏈與去中心化應用程式需要在網路所有節點間達成一致狀態。我們透過狀態複製引擎（也稱共識引擎）做到這一點。共識非常重要，因為這項機制可確保加入區塊鏈帳本的資訊有效。網路上的節點必須就資訊達成一致；共識形成後，資料才能加入帳本。支援狀態複製引擎的選項有多種，包括我們平台目前採用的 Tendermint。
BEAM + dApps
除了共識引擎，BEAM 也是滿足去中心化應用程式其他關鍵需求的理想方案。要讓去中心化應用程式在我們的開發框架中運作，需要內嵌資料庫儲存應用程式狀態，以及索引資料庫儲存區塊鏈資料。同時，區塊鏈節點還必須能夠監聽網路上的對等節點，並為下一個資料區塊「投票」。面對這些需求，系統必須持續保持回應與可用。
除了持續回應，也必須考量 CPU 任務。尤其是當系統遇到 CPU 密集型任務時，我們的區塊鏈平台與服務不能停止運作。如果系統失去回應，可能會引發災難性的錯誤。
熱程式碼重新載入
除了 BEAM 的排程器，我們喜愛的另一項功能是熱程式碼重新載入。它讓你幾乎可以即時完成任何操作，而完全不必停止 BEAM。例如，我們的區塊鏈應用平台內含許多不同的智慧合約，開發者可以用它們打造功能豐富的去中心化應用程式。然而，區塊鏈採用分散式網路，因此必須確保每個節點的行為完全一致。
在多數情況下，開發者必須更新並重新啟動節點才能啟用最新軟體，這可能引發問題與不必要的停機。ArcBlock 利用 BEAM 的熱程式碼重新載入功能，讓整個網路的節點能即時啟用或停用智慧合約。只要傳送一筆交易，指示系統在指定時間升級軟體即可。屆時，ArcBlock 會要求 BEAM 安裝新程式碼，網路中的每個節點也就都能使用最新功能。
速度是相對的
BEAM 使用「Actor Model」模擬真實世界，而且一切都是不可變的。因此，不需要鎖定狀態來防止競爭條件。當然，任何事物都有代價。BEAM 中不可變性的簡潔與優美，可能使執行速度變慢。為了降低潛在的效能影響，ArcBlock 在狀態的 Merkle-Patricia 樹等 CPU 密集型任務中運用 Rust。BEAM 再次展現其價值：它提供簡便的方式與外部世界溝通，並可藉助 Rust 將效能提升到另一個層次。
垃圾回收
不要被名稱誤導，垃圾回收至關重要。Erlang 使用具有追蹤式垃圾回收的動態記憶體。每個程序都有自己的堆疊與堆積，兩者配置於同一記憶體區塊中，並可朝彼此方向增長。當堆疊與堆積相遇時，垃圾回收器便會觸發並回收記憶體。
雖然這段說明稍具技術性，但 BEAM 的垃圾回收是在程序層級執行，因此絕不會出現「停止整個世界、讓我清理垃圾」式的垃圾回收。相反地，它能確保程序持續執行，不受任何中斷。
OTP
最後同樣重要的是，Erlang 提供名為 OTP 的開發套件，讓開發者能輕鬆運用 BEAM 世界中成熟的最佳實務。任何企業級或區塊鏈應用平台都必須依循業界標準建構，而 OTP 讓開發者能輕鬆撰寫充分運用 BEAM 各項優勢的程式碼。
容錯能力
我們把這項特性留到最後是有原因的。這是 ArcBlock 在 BEAM 上最依賴的功能，也是在區塊鏈領域讓 BEAM 勝過許多競爭技術的關鍵。即使數萬筆交易同時進行，系統特定部分發生的錯誤也不會影響整個節點。錯誤會自我修復，使節點能抵禦不良行為或特定攻擊。對任何向使用者提供服務或支援正式環境應用程式的人來說，這都是關鍵功能。預設具備容錯能力，可確保任何在 ArcBlock 平台上執行的服務都能持續上線並保持可用。
我們相信，BEAM 雖然設計於多年前，卻彷彿是為區塊鏈而生。它為開發者及 ArcBlock 這類區塊鏈平台提供執行高並行、容錯系統所需的全部功能與能力，讓開發者的工作更加輕鬆。
保持冷靜，繼續 BEAM。
瞭解更多
ArcBlock 工程副總裁 Tyr Chen 將擔任11 月 27 日星期三網路研討會的客座主持人。歡迎註冊參加；即使當天無法出席，也能在活動結束後第一時間收到研討會錄影。
原文刊登於 Erlang Solutions Blog