モジュラーデータアベイラビリティネットワークを手がけるCelestiaは、同社のVoyagerブロックチェーンアーキテクチャが、1億アカウントを対象としたパフォーマンステストにおいて、毎秒2,100万件を超えるアカウント間送金(TPS)を持続できる能力を実証したと発表した。このベンチマークはランダムに生成された決済トランザクションを用いて達成されたもので、プロジェクトは、用途特化型のブロックチェーンアーキテクチャが大量の金融処理を支える可能性を示す結果だとしている。

この記録は、調整オーバーヘッドの削減、プロセッサ効率の向上、複数のシステムコンポーネントにまたがるトランザクション処理の最適化に焦点を置いたアーキテクチャアプローチを反映している。従来型の並列実行手法に頼るのではなく、Voyagerは個々のコンポーネント間の依存関係を最小化するよう設計された協調処理パイプラインを採用しており、高頻度決済アプリケーション向けブロックチェーンインフラのスケーリングにおける可能性のある道筋を提示している。

リングバッファアーキテクチャがシステム調整を削減

Voyagerのパフォーマンスは、システムコンポーネントを分離し、コンポーネント間の直接的な依存関係を最小化するという設計思想に基づいている。コンポーネントが共有同期機構やミューテックスロックを通じて通信することを許す代わりに、このアーキテクチャはLMAX Disruptorモデルを応用した共通のリングバッファを使用する。LMAX Disruptorは、金融取引プラットフォームであるLMAX Exchange向けに、低レイテンシで高いトランザクションスループットを維持するために当初開発されたオープンソースのスレッド間メッセージングライブラリである。

リングバッファは、異なる処理コンポーネントがトランザクションデータを交換するための調整機構として機能する。この構成によりスレッド間の頻繁な同期の必要性が減り、調整に起因するパフォーマンスボトルネックを抑えるのに役立つ。

このアーキテクチャは、システム全体のスループットが最も遅い処理コンポーネントに依存するというパフォーマンスモデルにも従っている。コンポーネント間の不要なやり取りを最小化することで、Voyagerは運用効率の向上とパフォーマンスボトルネックの特定の容易化を目指している。

主要なアーキテクチャ要素には、共有リングバッファ、シングルスレッドの状態遷移関数、バッチ化されたディスクおよびネットワーク操作、メモリ消費を制御するために設計されたバックプレッシャー機構が含まれる。

シングルスレッド処理がCPU効率を向上

Voyagerの注目すべき設計判断の一つは、シングルスレッドの状態遷移関数(STF)の採用である。これは、並列トランザクション実行に大きく依存するブロックチェーンアーキテクチャとは異なるアプローチだ。STFは、アカウント残高の確認、送金の適用、結果として生じる状態変更の生成など、ブロックチェーン状態の更新に必要な中核的な操作を実行する。

これらの操作を複数の実行スレッドに分散させるのではなく、Voyagerは予測可能なメモリアクセスパターンを維持するために単一の処理スレッドで実行する。このアプローチは、複数のスレッドが共有メモリリソースを奪い合うことで生じるパフォーマンス低下を回避することを目的としている。

システムはまた、計算効率を改善するためにプロセッサレベルのアウトオブオーダー実行とデータキャッシングを活用している。これらの技術により、プロセッサは頻繁に必要とされる情報の取得に伴う遅延を減らしながら、命令をより効果的に実行できる。

処理スレッド間の競合を抑えることで、Voyagerは極めて大量のトランザクションを処理する場合でも一貫した実行パフォーマンスの維持を目指している。

パイプライン処理とバッチ操作

Voyagerはトランザクション処理を、ジャーナリング、実行、データベース書き込み、データアベイラビリティ公開など、複数のステージに整理している。各ステージは独立して動作しつつ、共有リングバッファを通じて他のコンポーネントと通信する。これにより、システム全体がある操作を完了してから次を開始するのではなく、異なるトランザクションバッチが別々のステージを同時に進行できる。

このアーキテクチャは2つのレベルでバッチ処理を取り入れている。個々のリングバッファスロットは複数のトランザクションを含むことができ、下流の処理コンポーネントは操作を提出する前に最大128スロットを結合できる。

Celestiaは2026年11月12日、Xへの投稿でこの設計の根拠について次のように説明した:

ほとんどのチェーンは実行を並列化することでスケーリングを試みてきた。Voyagerは逆のアプローチを取り、中核となる状態遷移関数を単一のコアで実行する。これが機能するのは、ボトルネックが実行ではなくメモリアクセスだからだ。

— Celestia (@celestia)、2026年11月12日 (https://x.com/celestia/status/2120928085277331607?ref_src=twsrc%5Etfw)

このアプローチにより、ジャーナル同期やデータベースへの提出など、リソースを大量に消費する処理の頻度が減る。より大きなバッチを処理することで、運用オーバーヘッドを下げ、全体的なスループットを向上させることができる。

Voyagerはまた、過度なメモリ消費を防ぐためのバックプレッシャー機構も組み込んでいる。下流のコンポーネントに遅延が発生した場合、管理可能な作業負荷を維持し、システムリソースが圧迫されるのを防ぐため、上流の処理が減速される。

ブロックチェーンスケーラビリティへの示唆

報告されたベンチマークは、汎用的な実行要件ではなく特定のワークロードを中心に設計された特殊化ブロックチェーンアーキテクチャの可能性を浮き彫りにしている。高頻度決済システムは、予測可能なパフォーマンスと信頼性の高い状態更新を維持しながら、大量のトランザクションを処理できるインフラを必要とする。

パイプラインの最終段であるデータアベイラビリティ公開ステージは、検証のためにトランザクションデータを取得可能な状態に保つことが中心的な設計課題である、モジュラーデータアベイラビリティネットワークとしてのCelestiaのより広い役割とも結びついている。

従来のブロックチェーンアーキテクチャは、トランザクション実行、ストレージ操作、ネットワーク通信がシステムリソースを奪い合う場合に限界に直面することがある。Voyagerは、コンポーネントの分離、協調的なバッチ処理、最適化された状態処理を通じてこれらの課題への対処を試みている。

共有リングバッファ、シングルスレッドの状態実行、独立した処理パイプラインを組み合わせることで、CelestiaのVoyagerアーキテクチャは計算上のボトルネックを削減しながら、極めて高いトランザクションスループットの支援を目指している。

報告された毎秒2,100万TPSの結果は、このプロジェクトにとって重要なパフォーマンスの節目となる。ただし、実運用での採用は、ネットワーク状況、ハードウェア要件、セキュリティ、分散化、現実のトランザクションワークロード下でのパフォーマンスなどの要因にも依存する。

この開発は、特に極めて高いトランザクション処理能力を必要とする決済アプリケーションを中心に、業界全体で続けられているブロックチェーンスケーラビリティ向上の取り組みに加わるものである。