Tìm hiểu các luồng dữ liệu và giao thức Solana: Shreds, gRPC, WebSocket và UDP

Khi bạn nghĩ về việc tăng tốc ứng dụng Solana hoặc chiến lược giao dịch của mình, điều đầu tiên cần làm rõ không phải là mã nguồn hay thông số máy chủ. Điểm khởi đầu là hai câu hỏi cơ bản.

Thứ nhất, bạn cách các validator Solana mà bạn quan tâm bao xa? Ứng dụng của bạn thực sự nằm ở khu vực nào, và mất bao nhiêu mili giây để đến được validator từ đó? Khoảng cách này là nền tảng của mọi thứ. Nếu khoảng cách không đúng, dù tối ưu phần mềm hay phần cứng đến đâu cũng không thể khai thác mức hiệu suất vốn có thể đạt được.

Thứ hai, validator leader đang ở đâu tại bất kỳ thời điểm nào? Khi Frankfurt là leader, các node gần Frankfurt có lợi thế cấu trúc. Khi Tokyo là leader, các node gần Tokyo có lợi thế. Các leader Solana xoay vòng toàn cầu theo từng slot. Miễn là thuộc tính này tồn tại, thiết lập đơn khu vực sẽ luôn có khung thời gian bị bất lợi về mặt vật lý.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là chiến lược khả thi phải là đa khu vực. Bằng cách đặt hạ tầng tại nhiều vị trí như Frankfurt, Amsterdam, New York, Chicago, Tokyo và Singapore, bạn có thể quan sát chuỗi từ khu vực gần với leader hiện tại hoặc sắp tới trong mỗi khung thời gian.

Với bối cảnh vật lý và lịch leader đó đã được thiết lập, chúng ta có thể nói về các luồng dữ liệu của Solana. Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào ba luồng mà các nhà phát triển thường gặp:

WebSocket (WS)
Geyser gRPC
Shredstream (UDP Shreds)

Chúng tôi sẽ xem xét thời điểm mỗi luồng tiếp nhận dữ liệu, đặc điểm truyền tải và những trường hợp sử dụng thực sự phù hợp với từng luồng. Mục tiêu không phải là chọn thứ gì đó vì "tên nghe có vẻ nhanh," mà là hiểu cách Solana hoạt động và cách các giao thức nền hoạt động, sau đó kết nối điều đó với hiệu suất ứng dụng và UX một cách cụ thể.

Khác biệt về thời điểm dữ liệu xuất hiện trong luồng xử lý Solana

Bước đầu tiên là hiểu khi nào, trong chuỗi xử lý nội bộ của Solana, các loại dữ liệu khác nhau thực sự xuất hiện. Nói một cách đại khái, có ba giai đoạn hữu ích để suy luận về hiệu suất.

Giai đoạn đầu tiên là Shreds. Các validator trao đổi Shreds qua UDP để xây dựng block. Trong quá trình trao đổi này, dữ liệu chảy qua mạng là dữ liệu chưa được ghép đầy đủ thành block. Nếu bạn có thể khai thác giai đoạn này, bạn sẽ thấy các thay đổi trên chuỗi ở thời điểm sớm nhất có thể. Đánh đổi là, vì đây là UDP, bạn phải chấp nhận mất gói và gói đến không theo thứ tự và thiết kế hệ thống phù hợp.

Giai đoạn thứ hai là Geyser gRPC. Sau khi validator đã nhận Shreds, hình thành và xác nhận block, nó có thể cung cấp kết quả ở dạng có cấu trúc qua plugin Geyser. Đây là cách các luồng Geyser gRPC được tạo ra: chúng phát ra các sự kiện như block, log và cập nhật tài khoản. Thời gian muộn hơn Shreds một bước, nhưng dữ liệu đã được tổ chức, giúp ứng dụng dễ dàng tiêu thụ hơn nhiều.

Giai đoạn thứ ba là HTTP RPC và WebSocket. Khi dữ liệu đã đi qua Geyser và xử lý nội bộ khác và được ghi vào kho nội bộ của node, nó trở nên khả dụng thông qua thông báo JSON-RPC và WebSocket. Các phương thức như getBalance, getProgramAccounts và đăng ký log đều đọc từ trạng thái đã lưu này. Về mặt thời gian, điều này nằm sau thông báo của Geyser và là "tầng API công khai" cao nhất mà hầu hết ứng dụng nhìn thấy đầu tiên.

Tóm tắt ba giai đoạn này:

Shreds là dữ liệu thô rất gần với thời điểm truyền tải.
Geyser gRPC cung cấp dữ liệu có cấu trúc tại điểm block được xác nhận.
RPC / WebSocket cung cấp dữ liệu đã lưu trữ dưới dạng API bạn truy vấn sau đó.

Giai đoạn bạn quan sát quyết định mức độ sớm bạn có thể phát hiện thay đổi trên chuỗi. Chỉ riêng sự khác biệt về thời gian đó đã tạo ra khoảng cách hiệu suất đáng kể.

Đặc điểm truyền tải: UDP, gRPC, WebSocket và TLS

Thời gian là một trục. Trục thứ hai là cách dữ liệu thực sự được truyền tải.

Shreds sử dụng UDP. UDP có phần đầu gói tin nhỏ và không yêu cầu thiết lập kết nối. Nó không cung cấp đảm bảo truyền lại hoặc thứ tự, nhưng đổi lại giảm thiểu độ trễ. Đối với Shreds, loại dữ liệu được truyền tải dư thừa giữa nhiều validator, sự đơn giản và tốc độ này chính xác là điều cần thiết.

Geyser gRPC chạy trên TCP sử dụng giao thức nhị phân. Streaming RPC, nén phần đầu và mã hóa nhị phân cho phép di chuyển dữ liệu hiệu quả hơn HTTP+JSON điển hình. Nó phù hợp để liên tục tiêu thụ các sự kiện có cấu trúc trong backend, hệ thống giám sát và chuỗi xử lý phân tích.

WebSocket thường chạy trên TCP kết hợp với TLS và sử dụng nội dung JSON. Ưu điểm chính là trình duyệt và ngăn xếp web tiêu chuẩn có thể sử dụng trực tiếp, đó là lý do nó có mặt khắp nơi trong dApp và bot nhẹ. Nhược điểm là JSON văn bản phải được phân tích, và phần đầu và lớp mã hóa thêm chi phí xử lý phát sinh. Trong số ba loại, đây thường là mẫu nặng nhất.

Trên hết, bản thân TLS thêm một lớp chi phí nữa. Khi bạn sử dụng https, wss hoặc gRPC-TLS, mọi kết nối phải thực hiện handshake và mã hóa/giải mã nội dung. Đối với ứng dụng web thông thường, điều này thường chấp nhận được và thậm chí không được chú ý. Đối với các chiến lược mà hàng chục mili giây ảnh hưởng đến UX hoặc PnL, chi phí xử lý phát sinh trở nên đáng chú ý.

Điểm quan trọng là:

Thời điểm bạn thấy dữ liệu (Shreds / Geyser / RPC)
Cách bạn truyền tải nó (UDP / gRPC / WebSocket / TLS)

là các mối quan tâm riêng biệt, nhưng cả hai đều có ảnh hưởng mạnh đến độ trễ cuối cùng và UX của bạn.

Nhìn nhận tốc độ theo thời điểm và phương thức truyền

Với những phần đó đã sẵn sàng, bạn có thể suy luận về tốc độ cụ thể hơn.

Từ góc nhìn thời gian:

Shreds nhìn thấy giai đoạn sớm nhất.
Geyser gRPC đến tiếp theo.
RPC / WebSocket đến cuối cùng.

Từ góc nhìn truyền tải:

UDP là nhẹ nhất và nhanh nhất.
gRPC trên TCP tiếp theo, với streaming nhị phân hiệu quả.
WebSocket với JSON và TLS thường là nặng nhất.

Nếu bạn chuẩn hóa cho "cùng khu vực, cùng phần cứng, cùng đường mạng," thứ tự tốc độ kỹ thuật là:

UDP (Shreds)
gRPC (Geyser)
WebSocket (thông báo JSON-RPC)

Tất nhiên, đây là tốc độ khi xét riêng. Trong hệ thống thực, bạn không thể chỉ nhìn vào độ trễ. Bạn cũng phải xem xét độ tin cậy, yêu cầu về tính đúng đắn, chi phí phát triển và mức độ phức tạp mà đội của bạn thực sự có thể đảm đương.

Độ tin cậy và chi phí phát triển: tại sao WS > gRPC > UDP trong thực tế

Trong nhiều dự án thực, thứ tự áp dụng các luồng dữ liệu gần như ngược lại với xếp hạng tốc độ kỹ thuật:

Đầu tiên WebSocket
Sau đó Geyser gRPC
Cuối cùng Shreds / UDP

Đây không phải ngẫu nhiên.

Shreds (UDP) nhanh nhất nhưng yêu cầu bạn thiết kế cho dữ liệu thiếu và không theo thứ tự ngay từ đầu. Bạn không thể giả định mọi gói đều đến và tất cả dữ liệu được sắp xếp hoàn hảo. Logic của bạn phải xử lý khoảng trống, đối chiếu với luồng khác nếu cần và chịu được nhiễu. Phần thưởng là độ trễ tối thiểu, nhưng triển khai và vận hành trở nên khó khăn hơn đáng kể.

Geyser gRPC cung cấp dữ liệu đã được xác nhận và cấu trúc bên trong node. Điều đó giúp tiêu thụ dễ dàng hơn nhiều. Backend hướng sự kiện, hệ thống cảnh báo, phân tích on-chain và indexer đều có thể xây dựng trên Geyser với sự cân bằng tốt giữa tốc độ, độ tin cậy và nỗ lực triển khai. Đối với nhiều đội, đây là bước thứ hai tự nhiên khi các thiết lập chỉ dùng WebSocket đạt giới hạn.

Ưu điểm chính của WebSocket là khả năng kết nối trực tiếp từ trình duyệt và hạ tầng web thông thường. Frontend dApp và dịch vụ nhẹ có thể sử dụng với các công cụ và thư viện hiện có, và mẫu code có sẵn rộng rãi. Để phát hành phiên bản đầu tiên của sản phẩm, WebSocket thường là điểm khởi đầu thực tế nhất, đặc biệt nếu bạn đã giải quyết vấn đề "khoảng cách đến validator."

Vậy về lý thuyết, thứ tự tốc độ là UDP > gRPC > WS. Trong thực tế, thứ tự áp dụng thường là WS > gRPC > UDP. Bạn cần ghi nhớ cả hai trục và chọn dựa trên giai đoạn và mục tiêu hiện tại thay vì chạy theo nhãn “nhanh nhất” mang tính khái quát.

Cách Shreds và Geyser gRPC phối hợp với nhau

Khi bạn vượt qua việc tinh chỉnh tốc độ cơ bản và bắt đầu quan tâm đến từng khoảng vài chục mili giây, câu hỏi chính trở thành cách kết hợp Shreds và Geyser gRPC.

Shreds dùng để phát hiện dữ liệu sớm nhất. Nếu bạn có thể nhận Shreds gần leader hiện tại, bạn có thể phát hiện thay đổi trên chuỗi sớm hơn hàng chục đến hàng trăm mili giây so với người chỉ theo dõi Geyser hoặc RPC. Đối với các chiến lược mà khoảng cách đó chuyển trực tiếp thành PnL, điều này rất quan trọng. Đánh đổi là bạn chấp nhận nhiễu và thiết kế cho nó.

Geyser gRPC dùng để xác nhận và suy luận chính xác. Tại thời điểm xác nhận block, Geyser phát ra log, thay đổi tài khoản và các sự kiện có cấu trúc khác. Bạn có thể kết nối chúng vào logic chiến lược, kiểm soát rủi ro, indexer và hệ thống giám sát. Nó chậm hơn Shreds, nhưng dữ liệu nhất quán và dễ suy luận hơn nhiều.

Mẫu phổ biến trong ngành là:

Sử dụng Shreds để phát hiện cơ hội và lắp ráp giao dịch ứng viên nhanh nhất có thể.
Sử dụng Geyser gRPC đồng thời để xác minh block và log và để điều khiển logic chính và giám sát.

Sự phân tách này cho phép bạn giảm độ trễ trong khi vẫn đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu ổn định và có thể xác minh.

TLS, endpoint chia sẻ và node chuyên dụng

Cho đến nay chúng ta đã giả định node và mạng nền là giống nhau. Trong thực tế, có một sự khác biệt cấu trúc lớn khác: liệu bạn đang sử dụng endpoint chia sẻ hay node chuyên dụng.

Endpoint chia sẻ được nhiều khách hàng dùng đồng thời. Nó được cung cấp qua internet công cộng, và lưu lượng đi qua lớp bảo mật biên. Mã hóa là bắt buộc; bạn không thể đơn giản tắt TLS. Chi phí mã hóa, giải mã và handshake hoàn toàn chấp nhận được cho việc sử dụng dApp thông thường nhưng sẽ thể hiện nếu bạn đang cố gắng cắt giảm mọi mili giây có thể trong bối cảnh kiểu HFT.

Node chuyên dụng được dành riêng cho một khách hàng duy nhất. Vì bạn có thể hạn chế truy cập theo địa chỉ IP và cách ly môi trường, bạn có tùy chọn vô hiệu hóa TLS và sử dụng HTTP thuần hoặc gRPC không mã hóa. Bạn cũng không chia sẻ CPU, bộ nhớ, disk I/O hoặc băng thông mạng với khách hàng khác, nên độ trễ của bạn không nhảy vọt vì ai đó khác đang chạy tác vụ nặng trên cùng máy.

Nếu bạn chạy Shreds, Geyser gRPC và RPC của mình trên các node chuyên dụng, các luồng này đều hoạt động trong môi trường tách biệt với khách hàng khác và không chịu chi phí xử lý do TLS. Sự kết hợp này giúp các thiết lập chuyên dụng đạt mức độ trễ mà endpoint chia sẻ vốn không thể đạt tới do giới hạn thiết kế, ngay cả khi dùng cùng phần cứng.

Node chia sẻ tồn tại để cung cấp hiệu suất vững chắc cho nhiều người dùng. Node chuyên dụng tồn tại để đẩy giới hạn khi bạn thực sự cần con đường nhanh nhất có thể.

Đa khu vực và Dedicated Shreds (chuyển tiếp UDP)

Quay lại khoảng cách và vị trí leader, miễn là các leader Solana xoay vòng toàn cầu, thiết lập đơn khu vực không bao giờ có thể nhanh nhất ở mọi nơi, mọi lúc.

Đây là nơi các thiết lập Shreds đa khu vực xuất hiện.

Dedicated Shreds (Premium Shreds, Standard Shreds, Metal Shreds, Limited Editions và các dòng tương tự) kết hợp:

Phân phối Shreds qua UDP nhanh nhất có thể
Máy chủ chuyên dụng với độ dao động tối thiểu

Bằng cách triển khai Dedicated Shreds ở nhiều khu vực như Frankfurt, Amsterdam, New York, Chicago, Tokyo và Singapore, bạn có thể nhận Shreds gần leader, bất kể khu vực nào đang được ưu tiên.

Mẫu phổ biến là đăng ký nhiều nguồn cấp Shreds từ các khu vực khác nhau cùng lúc và chỉ xử lý nguồn đến trước. Điều này giảm tác động của độ trễ đường dài và tắc nghẽn khu vực và cho phép bạn tiệm cận trạng thái “luôn gần leader” một cách thực tế.

Để làm cho Dedicated Shreds đa khu vực dễ tiếp cận hơn, ERPC cung cấp mức chiết khấu cho sử dụng đa khu vực:

2 khu vực: Giảm 5%
3 khu vực: Giảm 8%
5 khu vực: Giảm 10%
Tất cả khu vực: Giảm 15%

Điều này giúp dễ dàng hơn trong việc thiết kế các cấu hình trong đó bạn đặt các tầng Shreds cao cấp nhất (ví dụ Premium hoặc Metal) ở các khu vực cạnh tranh nhất, và sử dụng các tùy chọn tiết kiệm chi phí hơn ở các khu vực hỗ trợ, trong khi vẫn đạt được phủ sóng rộng.

Shared Shredstream Bundles: cách tiếp cận Shreds dễ dàng hơn

Trước khi bạn cam kết với Dedicated Shreds hoàn toàn ở mọi nơi, thiết lập Shared Shredstream đa khu vực có thể là bước trung gian rất thực tế.

Shared Shredstream Bundles cho phép bạn tiêu thụ Shreds chia sẻ từ nhiều khu vực trong một gói duy nhất. Bên trong, Shared Shredstream lấy dữ liệu từ tầng Shreds (UDP) và phân phối cho bạn qua gRPC. Nguồn vẫn là Shreds, nên bạn thấy thông tin sớm hơn một bước so với Geyser gRPC, đồng thời hưởng lợi từ sự tiện lợi của streaming gRPC.

Về cách các tầng xếp chồng:

Dedicated Shreds qua chuyển tiếp UDP là nhanh nhất, gần nhất với truyền tải.
Shared Shredstream là luồng gRPC có nguồn gốc từ Shreds, nằm ở tầng ngay phía trên.
Geyser gRPC đến sau đó, tại thời điểm xác nhận block.

Shared Shredstream Bundles bao gồm danh sách IP cho phép, 10 kết nối và định tuyến tự động đến edge gần nhất. Điều này giữ chi phí hợp lý trong khi cho phép bạn sử dụng dữ liệu có nguồn gốc Shreds đồng thời trên các khu vực như Châu Á, Bắc Mỹ và Châu Âu.

Thay vì nhảy thẳng vào Dedicated Shreds ở mọi khu vực, bạn có thể:

Bắt đầu với Shared Shredstream Bundle để có kinh nghiệm thực hành với dữ liệu dựa trên Shreds.
Sử dụng log và dữ liệu hiệu suất để hiểu nơi nó tạo ra sự khác biệt lớn nhất.
Chuyển các khu vực có tác động cao sang Dedicated Shreds khi đã có dữ liệu đo lường và lý do kinh doanh rõ ràng.

Các bước thực tế theo giai đoạn phát triển

Tổng hợp tất cả, dễ dàng hơn khi suy nghĩ theo giai đoạn.

Trong giai đoạn 1, chọn đúng khu vực và khoảng cách, sau đó xây dựng dApp hoặc bot của bạn sử dụng RPC và WebSocket. Chọn đúng khu vực và vị trí mạng thường mang lại cải thiện UX lớn ngay cả trước khi chạm vào Shreds hoặc gRPC. Để ra mắt sản phẩm, WebSocket là lựa chọn rất hợp lý, đặc biệt từ phía frontend.

Trong giai đoạn 2, thêm Geyser gRPC để củng cố backend, giám sát và phân tích. Geyser gRPC cho phép bạn tiêu thụ các sự kiện block, log và tài khoản hiệu quả và xây dựng indexer, hệ thống cảnh báo và API bên ngoài vững chắc. Nó đạt được sự cân bằng tốt giữa tốc độ, độ tin cậy và chi phí phát triển và là "bước thứ hai" tự nhiên cho nhiều đội.

Trong giai đoạn 3, đưa vào Shreds và chuyển tiếp UDP, nơi sự khác biệt độ trễ ảnh hưởng trực tiếp đến PnL hoặc UX. Bằng cách triển khai Dedicated Shreds ở nhiều khu vực và sử dụng giảm giá đa khu vực, bạn có thể đạt mức độ trễ cần thiết cho HFT, MEV và chiến lược 0-slot mà không cần thiết kế mọi thứ từ đầu trong một lần.

Điểm mấu chốt không phải là "UDP nhanh nhất về lý thuyết, nên chỉ sử dụng UDP ở mọi nơi." Điểm mấu chốt là nhìn vào giai đoạn phát triển và bài toán kinh tế của bạn, sau đó quyết định nơi nào và khi nào đầu tư vào Shreds và hạ tầng chuyên dụng thực sự tạo ra sự khác biệt.

Sử dụng ERPC Bundles và VPS làm nền tảng

Các gói ERPC Bundle được thiết kế để cung cấp cho bạn nền tảng hoàn chỉnh:

RPC (HTTP / WebSocket)
Geyser gRPC
Shared Shredstream gRPC

tất cả trong một cấu trúc duy nhất.

Bạn có thể tiếp tục sử dụng RPC và WebSocket làm giao diện production chính, trong khi thử nghiệm với Geyser gRPC và Shredstream trên cùng mạng. Vì mọi thứ chạy trên hạ tầng thống nhất, bạn có thể so sánh hành vi và hiệu suất trực tiếp và đưa ra quyết định dựa trên đo lường thực tế thay vì giả định.

Trên hết, bạn có thể kết hợp với các dòng VPS nằm trong cùng mạng ERPC, như EPYC VPS và Premium Ryzen VPS.

Điều này cho phép bạn tinh chỉnh, tại một nơi:

Khoảng cách đến validator Solana
Lựa chọn luồng dữ liệu (WS, gRPC, Shreds)
Hiệu suất phần cứng

Cách tiếp cận thực tế là trước tiên đảm bảo đúng khu vực và nền tảng ERPC Bundle + VPS, sau đó bật các tầng nhanh hơn (Geyser, Shared Shreds, Dedicated Shreds) khi nhu cầu tăng và bài toán chi phí thay đổi.

Kết luận: thiết kế hiệu suất Solana từ thời gian, truyền tải và khoảng cách

Hiệu suất và UX của ứng dụng Solana đến từ sự kết hợp các yếu tố:

Máy chủ của bạn nằm ở đâu
Bạn gần leader đến mức nào trong mỗi khung thời gian
Tại thời điểm nào bạn nhận dữ liệu on-chain
Giao thức và truyền tải nào bạn sử dụng
Cách logic ứng dụng phản ứng trên nền tảng đó

Khoảng cách và vị trí leader tạo nền tảng. Trên đó bạn có:

Shreds cho giai đoạn sớm nhất
Geyser gRPC cho dữ liệu có cấu trúc đã xác nhận
RPC / WebSocket để truy cập trạng thái đã lưu qua API

Và ở phía truyền tải bạn có:

UDP
gRPC trên TCP
WebSocket trên TCP với JSON và TLS

Chọn luồng hoặc giao thức chỉ theo tên hoặc tiếp thị là không đủ. Điểm mấu chốt là chọn cấu trúc phù hợp với trường hợp sử dụng của bạn theo ba trục: thời gian, đặc điểm truyền tải và khoảng cách đến các validator liên quan.

ERPC và Validators DAO cung cấp mạng tập trung vào Solana, dịch vụ RPC / gRPC / Shredstream, các dòng VPS và giảm giá đa khu vực cho Dedicated Shreds, để bạn có thể xây dựng các cấu trúc này với chi phí thực tế và phát triển chúng khi nhu cầu tăng.

Nếu bạn muốn thảo luận về thiết kế luồng dữ liệu, tối ưu hóa khoảng cách mạng, hoặc kết hợp Dedicated Shreds, Shared Shredstream Bundles, Bundles và VPS, hãy liên hệ qua Discord Validators DAO.