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區塊鏈底層技術還有哪一些難以攻克的難點

浙江快乐彩开奖查询 www.vgwrn.com 在進行性能測試時,我們發現超級賬本網絡對高并發交易的處理能力存在瓶頸。

Fabric,全稱 Hyperledger fabric,中文稱“超級賬本” ,它是以區塊鏈技術為基礎設計的去中心化底層架構,是Linux基金會于2015年發起的推進區塊鏈數字技術和交易驗證的開源項目。3DD顯卡之家

在接觸區塊鏈時,我們是從以太坊開始研究學習的,后續還了解學習了比特幣、小蟻、超級賬本等區塊鏈相關項目。對于金融業務,因其對系統的穩定性,健壯性,處理性能以及應用的可擴展性等方面有很高的要求,通過從各方面對比,最終選擇了超級賬本作為項目的底層框架。在我們深入研究超級賬本的過程中,發現其并不是一個完善的框架,還存在著很多問題。3DD顯卡之家

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上圖為0.6版本整體架構圖,被標記部分是經過我們改良的???,主要有以下幾點:3DD顯卡之家

改良共識通道及消息處理機制3DD顯卡之家

在進行性能測試時,我們發現超級賬本網絡對高并發交易的處理能力存在瓶頸。通過深入分析,發現在整個底層系統中存在多種不同類型的消息流,例如節點間用于廣播交易的消息和共識的消息等,而每個節點處理這些消息流的管道卻只有一個,這就好比一條高速路上只有一個檢票口一樣,檢票口的處理能力直接影響到高速的堵車概率。而在系統中,由于消息處理管道很容易被阻塞,導致優先級高的消息因無法及時被處理而大量堆積,從而導致整個系統宕機。3DD顯卡之家

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通過分析,我們使用分流的方式來解決管道阻塞的問題(如上圖)。用單獨的A號管道去處理優先級低但調用頻率高的消息(例如節點間的廣播消息),而一些優先級高的消息(例如共識消息)則通過B號管道去處理,當A號管道出現阻塞時,通過B號管道及時處理,可以逐漸消耗并恢復A號管道的能力。通過分流方式,保證各類消息能被及時處理,進而提高了系統的處理能力,也提升了系統的穩定性。3DD顯卡之家

我們知道,最小的超級賬本網絡需要四個節點才能正常運行,所以這些節點之間的通信能力就成了影響該網絡能力的一個重要因素。在測試中,我們也發現節點之間的各類通信都是通過一個通道進行處理的,當有大并發量的交易進入網絡,節點之間大部分時間都在進行頻繁的交易廣播(將自己收到的交易信息發送給其他節點,以保障交易不被丟失),無法及時處理共識,這直接影響了該網絡處理交易的能力,所以,我們通過使用雙通道,將消息分開進行處理,使消息能夠被及時處理,進一步提升系統的處理能力及穩定性。3DD顯卡之家

改良內存溢出3DD顯卡之家

通過前面的修改,我們的重點開始落在系統對交易處理的能力上,而這個現象就是在壓力測試時出現的。當我們以400筆每秒的速度向底層寫入數據時,隨著數據量的增加,某個節點就會出現宕機的現象,并且無法恢復,影響了系統的健壯性。通過分析日志、代碼,我們發現當系統重啟時,會加載大量的已被存儲的數據,這使得大量的內存被消耗,沒有資源去處理其他操作,導致系統宕機。3DD顯卡之家

我們通過修改加載數據的邏輯,在保證對數據無影響的情況下,使系統快速恢復運行,提高了系統的健壯性。3DD顯卡之家

改良視圖異常3DD顯卡之家

視圖是共識中一個比較重要的概念,用于網絡中各節點的共識,其主要包含共識過程中產生的所有信息及狀態。在穩定性測試過程中,當長時間向超級賬本系統寫入大量數據時,會出現網絡中節點之間共識失敗,無法記錄交易的現象,通過跟蹤分析輸出日志,我們發現是由于各節點之間所存儲的視圖信息不一致而導致的。3DD顯卡之家

修改代碼邏輯之后,通過將視圖階段性標識(即每執行一定量的交易后記一個標識)和添加證書的方式來保證各節點所記錄的視圖信息的一致性,這樣使得網絡中各節點能夠穩定運行,即使出現視圖紊亂,也會很快達成一致,恢復正常。3DD顯卡之家

改良交易處理異常3DD顯卡之家

對于一個金融系統,最不能容忍的就是丟失交易或出現“雙花”的現象,而超級賬本存在丟交易和“雙花”問題。主要是因為當大量交易涌入到系統中,超出了系統的處理能力,部分交易的丟失就成為可能。為了防止這種現象的產生,我們通過增加中間層服務,控制流向底層網絡的數據量;啟用非驗證節點,使交易均等分發至其他節點,進而保證底層網絡中的節點能夠處理所有的交易,防止交易丟失。3DD顯卡之家

而對于“雙花”現象,由于超級賬本網絡中各節點處理交易的延時,會導致部分交易被重復提交。經過分析,我們通過調整過濾機制及過濾的時機,保證一筆交易只執行一次, 進而防止“雙花”現象的出現。3DD顯卡之家

改良讀寫異常3DD顯卡之家

在進行壓力測試時,起初只是關注了底層系統對寫數據的能力,并未關注對數據讀取的能力。在后續進行并發讀寫數據操作時,發現一段時間后節點與合約之間的通信會斷開,導致進入網絡的數據無法記,而查詢操作也會失敗。深入剖析代碼,發現主要原因是由于原版設計中讀寫鎖設計不合理所導致的,通過修改讀寫部分的代碼邏輯,在不影響最終結果的情況下,將通信斷開的問題進行修復,進而保證了系統的穩定性及功能的完善。并且將讀寫鎖的修改方案提交到github上,為超級賬本的發展貢獻了自己的一份力量。3DD顯卡之家

就現在而言,超級賬本仍處于概念驗證階段,0.6版本不能在生產環境實施運行。而通過我們團隊不懈的努力,改進后的0.6版本已經具備了上線運行的條件。隨著技術的成熟,我們推出的fabric1.0 Alpha 版本新增了許多新特性,并且此版本是官方推出可用于生產環境部署的商業級應用,期待1.0版本為我們帶來的驚喜。3DD顯卡之家

責任編輯:ct3DD顯卡之家

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