从单一节点到 Cortex：全球范围内以 100K TPS 提供区块链数据

要以尽可能低的延迟、在 100K+ TPS 下提供区块链数据——可靠、全球分布、且具有完全一致性——需要什么？

这是我们在 2023 年初面对的挑战，当时我们正在规划如何支持下一波规模化的区块链应用，尤其是那些正在接入数百万新用户的应用，比如 World App 和 Robinhood。

我们的旅程始于 2017 年的一个单一 Ethereum 节点。从那时起，我们支撑了无数应用，经历了牛市、熊市，以及介于两者之间的一切。所有这些运维经验最终成就了 Cortex，世界上第一个智能区块链引擎。

如今，Cortex 驱动着我们整个开发者平台：RPC APIs、Data APIs、Gasless Transactions 和 Rollups。这对每一个 Alchemy 产品来说都是一次重大飞跃。不需要迁移，不需要学习新工具。只是基于多年实际经验打造的、更智能、更快的基础设施。

通往 Cortex 之路

早期，我们的创始人 Nikil 和 Joe 正在为对冲基金构建一个区块链研究工具，期间他们遇到了自己运行 Ethereum 节点带来的痛点。单一节点在 2017 年 ICO 热潮期间需求暴涨之前还能应付。水平扩展帮助提升了吞吐量，但也带来了一个巨大的挑战：数据一致性——确保每个用户看到相同的规范区块链状态，无论他们的请求由哪个节点处理。

为解决这个问题，我们在 2018 年构建了 Vox Nodi，一个一致性层，保证不同节点之间区块链状态完全一致。到 2021 年，我们由 Vox Nodi 驱动的 Node APIs 已经在为 OpenSea、0x 和 Polymarket 等团队应对巨大的流量高峰。

接着是多链时代的到来。从 2022 年开始，我们从少数几条 EVM 链扩展到超过 100 条链，并推出了对 Solana 的支持。与此同时，我们较新的产品，比如 NFT API、Token API、Transfers API、Smart Wallets 和 Rollups as a Service，成为了我们最有效的内部压力测试。它们建立在同样的基础之上，产生的工作负载比任何客户都大，这帮助我们提前预判扩展性问题，并在客户遇到之前就加固了系统。

但即便有了这些进展，我们的大部分基础设施仍然位于美国。欧洲和亚洲的团队面临更高的延迟。为了支持一个真正全球化、多链的生态系统，我们需要一次彻底的重新架构：一个全新的引擎。

Cortex：全球规模下的速度 + 可靠性

到 2023 年，开发者有两个不可妥协的需求：

• 低于 50 毫秒的全球延迟
• 坚不可摧的可靠性，无论流量高峰或底层区块链出现何种问题

同时实现这两点——且没有任何妥协——需要从第一性原理重新思考我们的整个技术栈。这就是 Cortex 的由来。

自发布以来，我们持续优化请求路径。最近，我们推出了迄今为止最大的升级之一：Alchemy Edge Proxy，我们自研的 DDoS 防护和路由层。它取代了关键服务路径上最后一个第三方依赖，将延迟进一步降低，同时提升了可靠性。

速度：让每个请求更快

请求经过 Cortex 的每一步都为速度进行了调优。

全球节点布局确保请求始终落在最近的区域，而实时复制则保证每个区域都是最新的。由于 Vox Nodi 作为我们的一致性层，扩展到多区域需要一些巧妙的调整，这最终让我们能够在全球范围内提供快速且一致的体验。

用 Alchemy Edge Proxy 替换我们的第三方边缘节点带来了巨大影响。通过将边缘层自建，路由发生在离用户更近的地方，开销更小。影响立竿见影：RPC 调用的 P95 延迟下降了 7.5 倍，从 150 毫秒降到了 20 毫秒。

关于当前的公开性能数据，请参阅 Alchemy 跨服务商、链和区域的 RPC 延迟基准测试。

在每个数据中心内部，我们的核心计算和网络层接管处理，将相互依赖的服务放在一起，并强制执行位置感知路由。这意味着请求不会在机器之间不必要地来回跳转，从而减少了浪费的跳数。Istio 还通过默认启用 mTLS 强化了我们的内部安全态势，并提供了重试、断路器和渐进式发布等高级流量管理功能，这些都同时有助于速度和弹性。

当请求到达一个节点后，单机性能就成为瓶颈。通过运行在裸金属服务器上，Cortex 避免了虚拟化带来的开销，并对成本和延迟有了更严密的控制。我们与 Reth 节点客户端背后的团队紧密合作，获得了上游修复和客户端层面的优化，大幅提升了吞吐量。

Cortex 还加速了数据可用的最初时刻。在网络层，我们使用预测性节点选择和法定人数构建，尽可能早地检测新区块。实际效果是，我们的用户能更快看到最新区块和状态更新，这对索引、交易和实时应用等延迟敏感型工作负载会产生累积效应。

最后，Cortex 根据网络类型、客户端类型、延迟特征、SLA 和历史模式智能地路由请求。路由通过类似 GitOps 的工作流进行管理，并在数秒内全球传播。我们的代理会消费这些相同的动态配置，从而实时调整。例如，在将流量迁移到基于 Reth 的客户端时，JSON RPC 错误码的差异由代理模块实时改写响应来抹平——与此同时，我们也在上游贡献了永久性修复。

在每一个层面——区域、数据中心、节点——Cortex 都经过精心设计以削减延迟。这就是它能在全球范围内实现低于 50 毫秒响应的原因。

可靠性：每一层的防护

但仅有速度是不够的。可靠性同样至关重要，Cortex 在技术栈的每一层都精心构建了防护措施。

在边缘层，Alchemy Edge Proxy 消除了关键服务路径上的第三方依赖。通过将这一层自建，我们获得了更严密的可靠性保证，并彻底消除了一整类供应商层面的故障。事实上，在 11 月 18 日的全球 Cloudflare 故障期间，Alchemy 的服务基本未受影响——这正是 Cortex 设计要应对的可靠性场景。

在节点服务层面，我们的代理采用微内核架构。每个功能都是一个可插拔模块，可以在运行时启用、禁用或重新配置，而无需重新部署整个代理。这种设计让我们能够灵活地修复漏洞、规范客户端行为（例如 Reth 与 Geth 之间的差异），并在不停机的情况下推出新功能。我们将此与混洗分片和冗余节点池相结合，使故障被隔离和控制。

在每个区域内，当某个节点出现故障时，Cortex 会自动将流量重新路由到健康的节点。版本化更新确保开发者即使在严重的故障转移情况下，也不会遇到过期的读取数据。

在全球层面，Cortex 采用多层故障转移系统。如果主区域出现问题，请求会被路由到次级区域。如果那也失败，我们会回退到一个旧版技术栈。在最极端的情况下，我们还维护着一个隔离的紧急备份技术栈。在此基础上，实时的全球复制确保每个区域在这些切换过程中都保持一致。每个请求在开发者看到错误之前，都有多条备用路径。

最后，Cortex 引入了更智能的系统来预测和预防故障。我们的 AI 驱动的机群管理系统会监控节点更新、分析其重要性，并按需自动化测试和升级节点。上下文感知路由则能动态适应网络拥塞、节点状态下降或有问题的客户端版本，确保在条件变化的情况下请求依然能够成功。

这就是为什么我们的可靠性处于行业领先、达到企业级水准。

Cortex 在现实世界中的应用

Cortex 驱动着 71% 的顶级加密应用，是 Alchemy 开发者平台的基础。

它每年处理超过 1 万亿美元的链上交易，并支持 JPMorgan、Visa、Robinhood、Polymarket 和 Circle 等全球领先企业。

一些例子：

• Polymarket 在 2024 年美国大选期间使用 Cortex，通过直连区域路由实现了约 100 毫秒的全球延迟和零停机。
• World Chain 扩展到超过 3000 万用户，每周新增账户约 59.8 万个，同时保持低于 50 毫秒的延迟。
• Usual 在迁移到 Cortex 后，得益于快 2 倍的基础设施，报告了显著更快的性能和即时加载时间。
• JPMorgan 的 JPM Coin 使用了由 Cortex 驱动的 Alchemy Wallet Infrastructure。
• Robinhood、Stripe、Coinbase 和 Visa 都依赖 Cortex 来实现关键任务级别的性能。

结语

那么，要在全球范围内以 100K+ TPS 且具有完全一致性的方式提供区块链数据，需要什么？

需要 Cortex——第一个在不做任何妥协的情况下，在规模上同时实现速度和可靠性的系统。Cortex 建立在七年的迭代、经验和规模化积累之上，如今驱动着 Alchemy 平台的每一个部分。

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