[发明专利]基于快照的分布式账本平台事务处理优化方法

说明书

本发明属于区块链技术领域，具体为基于快照的分布式账本平台事务处理优化方法。本发明方法包括：通过对分布式账本平台使用的EOV框架中事务进行细分，定义适用于EOV框架的区块链系统并发事务类型；分析分布式账本平台中的异常事务间的依赖关系，提出基于EOV框架的区块链系统事务可串行化调度策略，根据此调度策略进行事务重排序；在分布式账本平台上实现基于快照的事务处理优化，提升分析分布式账本平台在多种负载情况下的性能。实验表明，经过优化后的分析分布式账本平台在有效事务吞吐量与平均事务延迟上均优于原生Fabric和现有各种优化Fabric版本。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体涉及基于快照的分布式账本平台（HyperledgerFabric）事务处理优化方法，即优化Hyperledger Fabric以提高其在不同冲突负载下性能表现的方法。

背景技术

随着区块链系统不断发展，为了满足各种各样的实际业务需求，区块链系统不再仅仅作为一个加密货币流通平台而发展成为通用的事务系统。以太坊等一众支持智能合约的公有区块链是区块链2.0时代的代表，智能合约使得用户能够在区块链之上进行自定义的一些操作，智能合约公开透明地运行于区块链之上，这一阶段使得诸如去中心化金融、跨境支付及结算清算等应用被开发于区块链之上，然而此时区块链技术仍未挣脱加密货币的束缚局限于金融领域。区块链3.0时代的到来，使得区块链不再局限于金融领域，而广泛应用于医疗，此时公有链已逐渐不适合成为诸多实际应用的基础架构，联盟链HyperledgerFabric（分布式账本平台）的出现使得这种基于Execute-Order-Validate（EOV，执行-排序-验证）交易架构的区块链系统受到关注，与传统区块链使用的Order-Execute（排序-执行）框架不同，HyperledgerFabric允许事务在Execute（执行）阶段并发执行。

尽管新的EOV框架有效提高了事务的并发程度，但其在完成事务可串行化调度时，作用于Validate（验证）阶段的MVCC（多版本并发控制）检查机制可能会导致一系列存在冲突的事务过度中止。由于区块链本身在事务处理中需要昂贵的代价去完成加密以及共识，这样的中止会降低事务的吞吐量。后续有诸如Fabric++和FabricSharp等工作用于减少冲突事务的过度中止以提高HyperledgerFabric的事务吞吐量。本发明受乐观并发控制机制（optimistic concurrency control, OCC）的启发，分析数据库中可串行化快照隔离实现方法，发现FabricSharp中的可串行化调度仍存在异常发生，需要对EOV框架中并发事务间的异常进一步分析以完成事务的可串行化调度。

因此，本发明在FabricSharp的基础上，提出一种基于快照的HyperledgerFabric事务处理优化方法，通过建立事务之间的依赖图，利用重排序方法来优化EOV框架从而降低事务在可串行化调度时中止率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于快照的分布式账本平台事务处理优化方法，以提升分布式账本平台此类基于EOV框架的区块链系统在多种负载下的性能，通过降低事务中止率以提升有效事务吞吐量与平均延迟。

本发明提出的基于快照的分布式账本平台事务处理优化方法，包括：

（1）首先，对区块链系统中事务进行细分类：

根据基于EOV框架的区块链系统中事务的特性（即事务由于不同的读写集使得其在EOV框架中存在不同的生命周期），将事务的种类、并发类型及事务间依赖关系进行细化，根据事务的读写集对EOV框架中的事务进行分类，例如，分为只作用于Execute阶段的只读事务与贯穿EOV框架的只写事务与读写事务；对细分后的事务定义一系列面向EOV框架的事务的并发类型、事务的种类及事务间依赖关系，完善适用于EOV框架的区块链系统的并发事务分类；

具体地，本发明定义并发事务为存在时间与读写集重叠的事务，并定义并发事务间存在的c-rw依赖（并发读写依赖）、anti-rw依赖（并发反读写依赖）和c-ww依赖（并发写写依赖）（如图2）；