CN108846749B - 一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统及方法，包括第一总线、区块链模块和两个以上执行模块；所述执行模块通过第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，其中，每个执行模块内置一执行条件，且各个执行模块的执行条件构成执行集合中互不相交的子集；当一执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配时，由该执行模块执行该最新出块信息中的交易信息，并将执行结果返回给所述区块链模块。本发明采用多个执行模块按照交易帐户地址将交易进行分片处理，使得交易能够并行化执行，提高许可链性能。

Description

一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统及方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统及方法。

背景技术

区块链是一种新的分布式技术，由一个个顺序排列而成的交易组成块，再由一个个顺序排列而成的块组成链，每个块包含一个自增的高度作为编号，还有一个时间戳用于记载打包时间。

现有区块链内一般以账户为基本单元，账户内有各种属性，包括余额、交易数、合约代码、合约存储数据结构等。区块链内的一个交易会涉及两个或多个账户属性的相互读写操作，这些属性的状态存在前后线性依赖关系，以解决双花问题。

区块链为了追求全链状态的确定性，要求交易在块内以列表形式存在，并且由所有节点一个个地顺序执行，不能出现随机跳序或随意并发执行的情况，否则各个节点的计算结果可能会出现不一致，最终无法达成共识。完全串行执行使节点的物理机器性能无法得到完全发挥，节点处理能力受制于单核CPU的最高主频，无法发挥多核优势和集群优势，严重影响区块链技术的处理性能。

由此，亟需找到一种区块链中新的提高区块链技术的处理性能的方案，以克服上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统及方法，用以解决现有技术的串行执行使节点的物理机器性能无法得到完全发挥的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例采用下述技术方案：

第一方面，提供了一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统，包括第一总线和区块链模块，还包括两个以上执行模块；所述执行模块通过第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，其中，每个执行模块内置一执行条件，且各个执行模块的执行条件构成执行集合中互不相交的子集；当一执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配时，由该执行模块执行该最新出块信息中的交易信息，并将执行结果返回给所述区块链模块。

可选的，一执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配具体为：

所述至少两个执行模块中的每一个执行模块内置有一张路由表，各个执行模块所内置的路由表中包括该执行模块能够执行的交易帐户地址；所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对，如果比对成功，则判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配。

可选的，所述最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息为16进制的哈希值；所述各个执行模块所内置的路由表中的该执行模块能够执行的交易帐户地址为16进制的哈希值。

可选的，所述交易信息的交易帐户地址信息至少包括两段哈希值，所述执行模块能够执行的交易帐户地址至少包括两段哈希值，所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对时，比对所述交易信息的交易帐户地址信息中的第一段哈希值与所述执行模块能够执行的交易帐户地址的第一段哈希值，如果两者相同，则比对成功；如果两者不同，则比对失败。

可选的，如果比对失败，则该执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件不匹配时，该执行模块不执行该交易信息。

可选的，所述两个以上执行模块并行的从所述第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，并行的将执行结果返回给所述区块链模块。

可选的，所述区块链模块具体为许可链模块；所述第一总线为消息总线(MQ)；所述区块链模块用于存储所有出块信息及其交易信息，以及执行结果，作为当前状态(state)。

第二方面，提供了一种基于区块链技术的交易执行方法，采用第一总线、区块链模块，以及两个以上执行模块；包括以下步骤：

A.为每个执行模块配置一张路由表，每个执行模块负责维护自身的路由表；各个执行模块所内置的路由表中包括该执行模块能够执行的交易帐户地址；其中，各个执行模块能够执行的交易帐户地址没有交集；

B.所述执行模块通过第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，所述交易信息包括交易帐户地址信息；

C.所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对；如果比对成功，则进入步骤D，如果比对不成功，则进入步骤E；

D.由比对成功的执行模块执行该最新出块信息中的交易信息，并将执行结果返回给所述区块链模块，区块链模块存储所有出块信息及其交易信息，以及执行结果，作为当前状态(state)，进入步骤F；

E.不执行所述交易信息；

F.如果所述区块链模块出现新的出块，则返回步骤B，否则结束。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行第二方面所述的方法。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行第二方面所述的方法。

第五方面，本发明提供一种芯片，所述芯片与存储器相连，用于读取并执行所述存储器中存储的软件程序，以实现第二方面所述的方法。

本发明通过交易调用的交易帐户地址将交易分给不同的执行器Executor进行处理，使交易能够实现了并行执行，达到交易执行分片的目的，提高了许可链性能。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的交易执行方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的执行模块与路由表之间的对应与维护关系。

具体实施方式

为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书实施例保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

区块链是一种新的分布式技术，由一个个顺序排列而成的交易组成块，再由一个个顺序排列而成的块组成链，每个块包含一个自增的高度作为编号，还有一个时间戳用于记载打包时间。

现有区块链内一般以账户为基本单元，账户内有各种属性，包括余额、交易数、合约代码、合约存储数据结构等。区块链内的一个交易会涉及两个或多个账户属性的相互读写操作，这些属性的状态存在前后线性依赖关系，以解决双花问题。

区块链为了追求全链状态的确定性，要求交易在块内以列表形式存在，并且由所有节点一个个地顺序执行，不能出现随机跳序或随意并发执行的情况，否则各个节点的计算结果可能会出现不一致，最终无法达成共识。完全串行执行使节点的物理机器性能无法得到完全发挥，节点处理能力受制于单核CPU的最高主频，无法发挥多核优势和集群优势，严重影响区块链技术的处理性能。

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统及方法，旨在解决交易执行的性能问题，借助于许可链中的执行器功能，按照交易帐户地址将交易进行分片处理，达到交易并行化执行，提高许可链性能的目的。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统，包括第一总线和区块链模块，还包括两个以上执行模块；所述执行模块通过第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，其中，每个执行模块内置一执行条件，且各个执行模块的执行条件构成执行集合中互不相交的子集；当一执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配时，由该执行模块执行该最新出块信息中的交易信息，并将执行结果返回给所述区块链模块。

可选的，一执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配具体为：

所述至少两个执行模块中的每一个执行模块内置有一张路由表，各个执行模块所内置的路由表中包括该执行模块能够执行的交易帐户地址；所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对，如果比对成功，则判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配。

可选的，所述最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息为16进制的哈希值；所述各个执行模块所内置的路由表中的该执行模块能够执行的交易帐户地址为16进制的哈希值。

可选的，所述交易信息的交易帐户地址信息至少包括两段哈希值，所述执行模块能够执行的交易帐户地址至少包括两段哈希值，所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对时，比对所述交易信息的交易帐户地址信息中的第一段哈希值与所述执行模块能够执行的交易帐户地址的第一段哈希值，如果两者相同，则比对成功；如果两者不同，则比对失败。

可选的，如果比对失败，则该执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件不匹配时，该执行模块不执行该交易信息。

可选的，所述两个以上执行模块并行的从所述第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，并行的将执行结果返回给所述区块链模块。

可选的，所述区块链模块具体为许可链模块；所述第一总线为消息总线(MQ)；所述区块链模块用于存储所有出块信息及其交易信息，以及执行结果，作为当前状态(state)。

在本发明的实施例提供的系统中，执行单元区别于现有技术中以太坊包含的链中的执行器，其不再包含存储功能，而链单元则可以将执行单元执行交易的结果进行存储，同时还可以维护区块链中块的各项数据；并且，采用多个执行器进行处理，每个合约有不同的地址，每个执行器Executor可执行的交易帐户地址不同，通过交易调用的交易帐户地址将交易分给不同的执行器Executor进行处理，使交易能够实现并行执行，达到交易执行分片的目的。

实施例二

图2为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的交易执行方法，其特征在于，采用第一总线、区块链模块，以及两个以上执行模块；包括以下步骤：

A.为每个执行模块配置一张路由表，每个执行模块负责维护自身的路由表；各个执行模块所内置的路由表中包括该执行模块能够执行的交易帐户地址；其中，各个执行模块能够执行的交易帐户地址没有交集；

B.所述执行模块通过第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，所述交易信息包括交易帐户地址信息；

C.所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对；如果比对成功，则进入步骤D，如果比对不成功，则进入步骤E；

D.由比对成功的执行模块执行该最新出块信息中的交易信息，并将执行结果返回给所述区块链模块，区块链模块存储所有出块信息及其交易信息，以及执行结果，作为当前状态(state)，进入步骤F；

E.不执行所述交易信息；

F.如果所述区块链模块出现新的出块，则返回步骤B，否则结束。

进一步的，所述交易信息的交易帐户地址信息至少包括两段哈希值，所述执行模块能够执行的交易帐户地址至少包括两段哈希值，所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对时，比对所述交易信息的交易帐户地址信息中的第一段哈希值与所述执行模块能够执行的交易帐户地址的第一段哈希值，如果两者相同，则比对成功；如果两者不同，则比对失败。

实施例三

在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。

处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，ISA)总线、外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。

处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成内容推荐装置。处理器，执行存储器所存放的程序，并具体用于执行前文所述服务器作为执行主体时所执行的方法操作。

上述如本说明书实施例图2所示实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本说明书实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本说明书实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

该电子设备还可执行图2的方法，并实现分片化的交易执行系统在图2所示实施例的功能，本说明书实施例在此不再赘述。

当然，除了软件实现方式之外，本说明书实施例的电子设备并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。

实施例四

本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得所述电子设备执行实施例二所述的方法。

其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

需要注意的是，该实施例中的单元模块可以执行实施例一中的方法，在此不再赘述。

在本发明的实施例提供的方法中，通过执行单元和链单元将存储和计算在传统的执行器中分离，使执行单元仅负责计算和执行交易，链单元负责存储交易、维护数据，降低了交易处理进程的耦合性，实现了合约执行进程的独立，带来更有弹性的交易处理能力，提高了计算资源的利用程度。

总之，以上所述仅为本说明书实施例的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书实施例的保护范围。凡在本说明书实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的保护范围之内。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书实施例中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (9)

1.一种基于区块链技术的分片化的交易执行系统，包括第一总线和区块链模块，其特征在于，还包括两个以上执行模块；所述执行模块通过第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，其中，每个执行模块内置一执行条件，且各个执行模块的执行条件构成执行集合中互不相交的子集；当一执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配时，由该执行模块执行该最新出块信息中的交易信息，并将执行结果返回给所述区块链模块；

一执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配具体为：

至少两个执行模块中的每一个执行模块内置有一张路由表，各个执行模块所内置的路由表中包括该执行模块能够执行的交易帐户地址；所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对，如果比对成功，则判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件匹配。

2.根据权利要求1所述的交易执行系统，其特征在于，所述最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息为16进制的哈希值；所述各个执行模块所内置的路由表中的该执行模块能够执行的交易帐户地址为16进制的哈希值。

3.根据权利要求2所述的交易执行系统，其特征在于，所述交易信息的交易帐户地址信息至少包括两段哈希值，所述执行模块能够执行的交易帐户地址至少包括两段哈希值，所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对时，比对所述交易信息的交易帐户地址信息中的第一段哈希值与所述执行模块能够执行的交易帐户地址的第一段哈希值，如果两者相同，则比对成功；如果两者不同，则比对失败。

4.根据权利要求3所述的交易执行系统，其特征在于，如果比对失败，则该执行模块判断最新出块信息中的交易信息与其执行条件不匹配时，该执行模块不执行该交易信息。

5.根据权利要求1所述的交易执行系统，其特征在于，所述两个以上执行模块并行的从所述第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，并行的将执行结果返回给所述区块链模块。

6.根据权利要求1所述的交易执行系统，其特征在于，所述区块链模块具体为许可链模块；所述第一总线为消息总线(MQ)；所述区块链模块用于存储所有出块信息及其交易信息，以及执行结果，作为当前状态(state)。

7.一种基于区块链技术的交易执行方法，其特征在于，采用第一总线、区块链模块，以及两个以上执行模块；包括以下步骤：

A.为每个执行模块配置一张路由表，每个执行模块负责维护自身的路由表；各个执行模块所内置的路由表中包括该执行模块能够执行的交易帐户地址；其中，各个执行模块能够执行的交易帐户地址没有交集；

B.所述执行模块通过第一总线获取所述区块链模块的最新出块信息及其交易信息，所述交易信息包括交易帐户地址信息；

C.所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对；如果比对成功，则进入步骤D，如果比对不成功，则进入步骤E；

D.由比对成功的执行模块执行该最新出块信息中的交易信息，并将执行结果返回给所述区块链模块，区块链模块存储所有出块信息及其交易信息，以及执行结果，作为当前状态(state)，进入步骤F；

E.不执行所述交易信息；

F.如果所述区块链模块出现新的出块，则返回步骤B，否则结束。

8.根据权利要求7所述的交易执行方法，其特征在于，所述交易信息的交易帐户地址信息至少包括两段哈希值，所述执行模块能够执行的交易帐户地址至少包括两段哈希值，所述执行模块将最新出块信息中的交易信息的交易帐户地址信息与其能够执行的交易帐户地址进行比对时，比对所述交易信息的交易帐户地址信息中的第一段哈希值与所述执行模块能够执行的交易帐户地址的第一段哈希值，如果两者相同，则比对成功；如果两者不同，则比对失败。

9.一种计算机存储介质，包括指令，用于使计算机执行如权利要求7-8中任一项所述的方法。

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