验证器广泛使用 CPU 设计中常见的一种优化技术，即流水线。当输入数据流需要通过一系列步骤进行处理，并且每个步骤由不同的硬件负责时，流水线是完成这项工作的正确工具。典型的例子是使用洗衣机和烘干机来洗涤/烘干/折叠几堆衣物。洗涤必须在烘干之前进行，烘干必须在折叠之前进行，但这三个操作中的每一个都由单独的单元执行。为了最大限度地提高效率，人们创建了一个阶段流水线。我们将洗衣机称为一个阶段，烘干机称为另一个阶段，折叠过程称为第三个阶段。要运行该流水线，人们在将第一批衣物放入烘干机后立即将第二批衣物放入洗衣机。同样，在第二批衣物放入烘干机并且第一批衣物折叠完毕后，将第三批衣物放入洗衣机。通过这种方式，人们可以同时洗涤三批衣物。在负载无限的情况下，流水线将始终以流水线中最慢阶段的速率完成负载。

Solana中的流水线

Solana Validator包含两个流水线进程， 其一名为 TPU（Transaction Processing Unit） ，用于作为领导模式；其二名为 TVU（Transaction Validation Unit），用于验证器模式。两种情况下流水线的硬件相同，网络输入、GPU 卡、CPU 核心、磁盘写入以及网络输出。它们对硬件的处理方式不同。TPU 用于创建账本条目，而 TVU 用于验证账本条目。

TPU

当一个验证器成为 Leader，它需要负责处理用户提交的交易并打包成区块，这一过程由 TPU 完成。

交易被编码并以 QUIC 流的形式从客户端（网络的其他验证器/用户）发送到验证器，如下所示

• 客户端提交交易（通过 QUIC 协议，带有 pps 限制）。
• Fetch Stage：收集交易数据包。
• SigVerify Stage：验证交易签名，并进行去重。
• Banking Stage：执行交易逻辑，结合 PoH 生成有序的交易记录。
• Broadcast Stage：将打包好的区块分片（shreds）广播到下游验证器。

Blockstore

Blockstore 是 Solana 验证器（Validator）内部一个非常关键的组件，用来存储和管理分片（shreds）以及在分叉（fork）状态下对账本状态的维护。
在区块被“最终确定”（finalized）之前，会有多个可能的分叉（forks）并存，因为 Leader 的轮换（leader rotation）可能导致某些 slot 没有被打满或者出现多个区块分支。Blockstore 是用来处理这些未最终确定状态期间的所有可能性 —— 即使顺序不同或者分叉，也要能存储、回放、且最终收敛

shred 与 Blockstore 的基本规则?

Shred 是 Solana 的数据单位，是 Leader 在打包期间将区块数据切割的分片。每个 shred 带有 slot 信息、shred index。Blockstore 可以接受 任何顺序 的 shred（只要是合法 Leader 签名的）。
Shreds 存储的 key 是 leader slot + shred index，value 是实际的数据。这个 slot-relative shred index 是每个 slot 内独立编号的。

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Blockstore的功能如下：

功能	作用
持久化（Persistence）	一旦 shred 被接收并验证签名，就立即存储（persistent），不需要等待 slot 完成。这样保证不会因为网络顺序问题丢数据。
修复 / Repair	如果某些 shreds 没有到达（或丢失），Blockstore 能够为这些请求提供重传（repair）。最近的 shreds 从内存或刚写入的文件里找，老的 shreds 则可能需要读深层存储。
支持分叉（Forks）	由于 leader 更换和 slot 可能并不按顺序埋满，会产生分叉。Blockstore 支持“随机访问 shreds”（random access），使验证器可以回滚（rollback）到某 Bank checkpoint，然后从那个点重演（replay）可能的链。
重启 / 重播（Restart / Replay）	在节点重启或从 clean state 恢复时，可以从 slot 0 开始按顺序枚举 entries（通过 shreds 重建 entries），然后重演：特别是最近未 final 的部分，还是需要处理分叉情况。

TVU

TVU（交易验证单元）是验证器的逻辑单元，负责在验证器之间传播区块，并确保这些区块的交易到达重放阶段。其主要的外部接口是Turbo协议。

重传机制

在复杂的网络环境中，部分分片可能会丢失或损坏。Solana 通过 重传机制 保证数据完整性：

• ShredFilter：过滤无效/重复分片。
• Blockstore：存储分片，供后续 Replay 使用。
• Repair Service：若分片缺失，会主动向其他节点请求补齐。
• Retransmitter：负责将分片再次扩散，保证全网同步。
• Deshredder：将分片重新组装成完整交易记录。