Revm项目中BLS预编译性能基准测试分析

在Revm项目中，随着arkworks BLS后端的引入，开发团队现在拥有了两套不同的BLS库实现。为了评估这两种实现的性能差异并确定默认选择，项目组进行了详细的基准测试。

性能测试结果

测试涵盖了BLS预编译操作中的多个关键操作，包括群运算、多标量乘法和配对运算等。以下是两种实现的具体性能对比数据：

• G1群加法：arkworks耗时47.6微秒，blst耗时27.7微秒，性能差距达71.8%
• G1群多标量乘法：
  • 规模为1时：arkworks 990.7微秒 vs blst 713.3微秒（+38.8%）
  • 规模为256时：arkworks 94.8毫秒 vs blst 89.2毫秒（+6.3%）
• G2群加法：arkworks 63.1微秒 vs blst 42.2微秒（+49.5%）
• G2群多标量乘法：
  • 规模为1时：arkworks 2.6毫秒 vs blst 1.3毫秒（+100%）
  • 规模为256时：arkworks 195.3毫秒 vs blst 162.3毫秒（+20.3%）
• 映射操作：
  • FP到G1映射：arkworks 490微秒 vs blst 243.5微秒（+101.4%）
  • FP2到G2映射：arkworks 1.4毫秒 vs blst 0.8604毫秒（+62.8%）
• 配对运算：
  • 1对配对：arkworks 5.4毫秒 vs blst 4.4毫秒（+22.7%）
  • 16对配对：两者均为36.5毫秒（0%差异）

技术分析与决策

从测试结果可以看出，blst实现在绝大多数操作上都展现出更优的性能表现，特别是在基础群运算和小规模多标量乘法方面优势更为明显。随着操作规模的增大，两种实现的性能差距有所缩小，但在大多数情况下blst仍保持领先。

值得注意的是，arkworks的并行处理特性在本轮测试中并未显示出预期的性能提升，这可能表明其底层场元素实现尚未充分优化。特别是在G1加法等基础操作上的较大性能差距，很可能源于arkworks场元素实现的优化不足。

基于这些测试结果，Revm项目组决定保持当前的特性配置方案：将blst实现作为默认选项，而arkworks则作为无默认特性时的备选方案。这一决策既保证了大多数用户场景下的最佳性能，又为有特殊需求的用户提供了替代选择。

结论

性能基准测试为技术选型提供了客观依据。在BLS预编译实现的选择上，blst凭借其全面的性能优势成为Revm项目的默认选项。这一决策将有助于提升区块链虚拟机中BLS相关操作的执行效率，为区块链应用提供更好的性能基础。