CN108647361B - 一种基于区块链的数据存储方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于区块链的数据存储方法、装置及系统，其中，基于区块链的数据存储系统包括：交易服务器，用于交易根据智能合约和共识机制，执行交易，获得区块链数据；数据库服务器路由配置单元，用于对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；存储模型调用单元，用于从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型；数据库服务器，用于将所述区块链数据存储至存储模型中的数据库和/或数据表中。

Description

一种基于区块链的数据存储方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链的数据存储方法、装置及系统。

背景技术

区块链技术作为随比特币而诞生的一项创新技术架构,它本质是公开透明、不可篡改、可追溯的分布式账本技术。随着业界对区块链技术应用场景的研究越发深入，其应用规模必将随之增长，区块链数据也越来越庞大。目前，区块链数据存储采用的NOSQL非关系型数据库部署在各交易节点上，使得存储功能与交易功能高耦合。这样就面临以下问题：

(1)在区块链网络中，每个节点的分布式账本数据均存储在一台服务器上，所有的数据均需在每个节点的服务器上经验证后才能持久化存储，这样对服务器的性能要求极高，这给大规模数据应用带来一定的性能瓶颈。

(2)区块链分布式账本数据底层持久化存储基本采用开源的NOSQL产品，缺少对数据存储层的独立监控、运维、缺少数据库的分布式运维机制。

(3)从架构上分析，数据库集成于区块链的交易节点上，数据库与验证节点高耦合，数据库随区块链的验证节点单机部署，在扩展方面存在困难。

(4)对于多应用多通道接入区块链持久化数据在目前架构下不同应用间账本数据存储无法物理隔离。

(5)当前区块链的存储架构仅支持kv键值存储结构，不支持简单sql语句开发编写、开发效率低下，对于处理逻辑复杂的业务存在功能上的不足，如金融业务相关数据的统计分析、报表生成功能需求，区块链系统运维报表统计，区块链数据的二次应用开发等。

发明内容

为突破背景技术部分提及的常规区块链数据存储的局限性，本申请实施例提供一种基于区块链的数据存储方法、装置及系统，解决区块链大数据存储与区块链系统交易高耦合问题，实现区块链大数据存储解耦、数据存储高可用、易扩展性、数据库监控运维也更加方便、可控。

为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于区块链的数据存储系统，包括：

交易服务器，用于根据智能合约和共识机制，执行交易，获得区块链数据；

数据库服务器路由配置单元，用于对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器，将区块链数据路由到目标数据库服务器中，进行可插拔存储设备的动态访问；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；

存储模型调用单元，用于从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型；

数据库服务器，用于将所述区块链数据存储至存储模型中的数据库和/或数据表中。

为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于区块链的数据存储方法，包括：

对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器，将区块链数据路由到目标数据库服务器中，进行可插拔存储设备的动态访问；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；

从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型，实现所述区块链数据的存储。

优选地，还包括：

对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于区块链的数据存储装置，包括：

数据库服务器路由配置单元，用于对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器，将区块链数据路由到目标数据库服务器中，进行可插拔存储设备的动态访问；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；

存储模型调用单元，用于从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型，实现所述区块链数据的存储。

优选地，还包括：

监控单元，用于对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

由上可见，与现有技术相比较，本申请提供的技术方案解决区块链大数据存储与区块链系统验证节点高耦合问题，实现区块链大数据存储解耦、数据存储高可用、易扩展性、数据库监控运维也更加方便、可控。并且，关系型数据接入区块链扩展存储功能，具备数据防篡改机制，实现区块链复杂sql支持，数据的安全、共享、不可篡改，为开发提供便利，提高研发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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申请中记载的一些实施方式，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为本申请实施例提出的基于区块链的数据存储场景示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储系统示意图之一；

图3为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储系统示意图之二；

图4为数据库服务器的关系型数据库设计原则示意图；

图5为本实施例中数据组织Merkle树hash计算图；

图6为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储方法流程图之一；

图7为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储方法流程图之二；

图8为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储装置功能框图之一；

图9为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储装置功能框图之二。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本申请实施例提出的基于区块链的数据存储场景示意图。图1实际为联盟链或者私有链的底层持久化存储物理部署结构图，区块链平台底层数据存储模型采用关系型数据库mysql、非关系型数据库rocksdb相组合构成存储架构，共分为4部分，包括：交易服务器集群1、路由配置服务器2、数据库服务器集群3和分布式监控服务器集群4。交易服务器集群1由多个交易服务器构成，交易服务器集群1内部通过广播共识获得一致交易执行顺序，根据智能合约执行交易，获得区块链数据，区块链数据通过路由配置服务器2进入数据库服务器集群3进行账本处理登记。数据库服务器集群3由多个数据库服务器构成。分布式监控服务器集群4对数据库服务器集群3、存入的区块链数据以及数据传输网络进行监控。分布式监控服务器集群4也由多个分布式监控服务器构成。上述4部分各自的详细功能描述为：

交易服务器集群1，属于区块链网络上的节点，用于根据共识原则，将达成共识的数据写入区块链中，获得一致交易执行顺序，写入区块链中的数据根据智能合约执行交易。

路由配置服务器2，设置在交易服务器集群1和数据库服务器集群3之间，区块链数据路由到目标数据库服务器中。并且，当目标数据库服务器的主数据库服务器出现故障，通过虚拟vip暴露对外的功能自动切换到从数据库服务器上，当主数据库服务器完成扩容或故障解除后，路由配置自动更改，再切换至主数据库服务器上。实现数据库服务器存储的高可用、易扩展。

数据库服务器集群3，支持多种数据存储模型，包括非关系型存储、非关系型存储、非关系型和关系型的组合存储，可以根据业务场景选择适合的数据存储模型。在本技术方案中，将数据存储功能从原交易服务器上剥离开来，增设一台或多台数据服务器，实现数据存储和交易分布在不同服务器上执行，为大规模数据的应用打下基础，实现区块链系统大数据高性能、易扩展存储，实现技术稳定、降低风险、大数据易迁移。

分布式监控服务器集群4，分布式监控区块链数据的存储情况，如：传输区块链数据所占用的网络资源情况，在执行交易时共识规则、智能合约的执行情况，数据库服务器性能情况，并在规定的时间内，对数据库服务器内存储的区块链数据进行统计分析，实现区块链数据存储的监控、运维。

综上，本技术方案提供一种高可用、易扩展以及合理数据清理区块链的底层存储机制，实现区块链数据在执行更复杂业务逻辑时的有效存储。

基于上述描述可知，如图2所示，为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储系统示意图之一。包括：

交易服务器201，用于根据智能合约和共识机制，执行交易，获得区块链数据。

在本实施例中，通过非对称加密的数字签名确保业务请求在区块链网络的各节点之间传输过程中不能被篡改，通过共识机制保证区块链数据达到一致的存储。

数据库服务器路由配置单元202，用于对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据。

在本实施例中，在数据量大的情况下，数据库服务器需要布置很多，构成数据库服务器集群。通过数据库服务器动态配置和路由，从数据库服务器集群中获得目标数据库服务器，实现可插拔存储设备的动态访问。

在实际中，在所述目标数据库服务器中的主数据库服务器出现故障或扩容的情况下，数据库服务器路由配置单元通过虚拟vip暴露对外的功能由所述目标数据库服务器的从数据库服务器将存储当前执行的交易产生的区块链数据；在所述主数据库服务器恢复工作的情况下，所述从数据库服务器停止存储当前执行的交易产生的区块链数据。

存储模型调用单元203，用于从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型。

在本实施例中，本存储系统支持多种数据存储模型，包括非关系型存储、非关系型存储、非关系型和关系型的组合存储，全部的数据库类型的注册配置，如关系型数据库、非关系型数据库、云存储类型等等。集成各种数据库类型的接入协议，类似jdbc通用访问协议，通过设置各类型数据库协议的统一数据库驱动接口，隔离不同数据库协议驱动内部实现细节，对外统一按照database package下两个包sql、sql/driver对外暴露。这样可以根据业务场景配置适合的数据存储模型，实现各类型数据库产品的可插拔以及灵活配置。

数据库服务器204，用于将所述区块链数据存储至存储模型中的数据库和/或数据表中。

如图3所示，为本申请实施例提供的一种基于区块链的数据存储系统示意图之二。在图2的基础上，还包括：

监控单元205，用于对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

在本实施例中，图2和图3所示的基于区块链的数据存储系统还包括：存储模型设置单元。根据业务场景定制存储模型；其中，所述存储模型包括非关系型存储模型、关系型存储模型、非关系型和关系型的组合存储模型。并且，数据库服务器设置存储模型时可以对数据库服务器动态扩容，从而实现存储扩展性和高性能。

下表1为下区块链数据存储模型比较分析中可以看出，不同的组合方式差别主要是关系型和非关系型数据库的差别，普通x86服务器配置下，rps相差3～4倍。

表1

在实际中，区块链底层持久化存储对象包括Blockchain基本信息、复杂结构大对象数据以及应用业务最终结果数据(worldstate)。依据数据架构数据存储的基本设计原则，对于业务数据，数据对象间存在一定逻辑关系，使用关系型数据库，而对于一些复杂结果大对象数据需要在服务器节点间频繁通讯如大对象数据同步，采用非关系型数据库存储获取更高的性能。

在实际应用中，根据业务场景选择适合的数据存储模型，从而实现区块链系统大数据高性能、易扩展存储，实现技术稳定、降低风险、大数据易迁移。

在本实施例中，图2和图3所示的基于区块链的数据存储系统还包括：关系型数据库设计单元，用于对所述存储模型中的关系型数据库按照分库分表原则设计。如图4所示，为数据库服务器的关系型数据库设计原则示意图。对多业务应用、数据量少的情况，对应图4的左上半部分，将不同应用共用数据库服务器，业务应用中产生的区块链数据存储在数据库服务器的不同数据表(tab)中。对单业务应用、数据量少的情况，对应图4的右上半部分，将业务应用中产生的所有区块链数据存储在同一数据库服务器的不同数据库(Database)中。对数据量大情况，对应图4的下半部分，将业务应用中产生的区块链数据分片去存储在多个数据库服务器的不同数据表中。

在本实施例中，基于区块链的数据存储系统还包括：数据篡改验证单元，用于对区块链数据采用默克尔树内存结构计算世界状态当前散列hash值，通过比较数据库服务器内对应区块链数据的hash值验证数据是否被篡改。

如图5所示，为本实施例中数据组织Merkle树hash计算图。在数据组织Merkle树算法，状态只存放在叶子节点，其他节点CN都是计算节点。根节点的hash值即为账本的世界状态。每发生一笔交易，会去执行一段chaincode,进而得到一个交易状态Tn，只要交易状态T1...Tn有一个值发生变化，根据节点Root必将发生变化，所以，根据以上所述，区块链上任意一笔交易的状态发生变化，都会更改账本的世界状态。反之，如果账本世界状态发生变化也可以很容易追溯到是那笔交易改变的，通过比较数据库服务器内对应区块链数据的hash值验证数据是否被篡改。

对于基于区块链的数据存储系统来说，在上述基础上还设置有安全认证单元，该安全认证单元用于负责维护和提供各交易的数据访问服务API接口，交易节点访问格式合法性校验；获取数据访问请求，对发起数据访问请求的访问权限进行验证，确保通过验证的数据访问请求访问目标数据库服务器中存储的数据，未通过验证的数据访问请求被拦截。在实际中，安全认证单元基于底层API接口开发，提供了多语言支持，可以满足不同的用户开发习惯，降低用户接入难度。

对于基于区块链的数据存储系统来说，在此基础上还设置sql语句转换单元，调用所述数据访问请求的API接口，对所述API接口中的sql语句解析。首先对API接口中过滤出sql语句以及用户请求sql，并对相关sql语句的语法、语义进行检查，过滤不正确的sql语句。从复杂sql语句中提取操作类型、表名、字段名、变量名、唯一键等信息。将复杂sql语句中提出的信息封装成kv的Json格式，减少报文传输体积，提高传输效率，同时用于记录的hash值计算，及时发现数据库记录被更改，防止各验证节点帐本被系统外篡改。

更进一步地，基于区块链的数据存储系统还设置有socket连接单元，负责实现与数据库服务器建立socket连接，用于实现对管理连接的共享，比直接连接更有优越性，可以提高性能，保存连接资源。

由上述针对基于区块链的数据存储系统的各功能模块的描述可知，本技术方案区块链大数据存储与区块链系统验证节点高耦合问题，实现区块链大数据存储解耦、数据存储高可用、易扩展性、数据库监控运维也更加方便、可控。并且，关系型数据接入区块链扩展存储功能，具备数据防篡改机制，实现区块链复杂sql支持，数据的安全、共享、不可篡改，为开发提供便利，提高研发效率。

下面以区块链平台底层数据存储模型采用mysql、rocksdb数据存储模型为例，实现金融市场交易项目中商品交易转移功能以及资金交割功能。应用业务数据世界状态共分三类，用户信息50G数据量、资金信息200G数据量、商品交易信息300G数据量共550g数据量，另外还有数量级的块链数据，如此海量数据全部存放内存数据库rocksdb，存在性能容量和在线扩容问题。

在交易节点上，根据智能合约和共识机制，执行金融市场交易，获得区块链数据。通过数据库服务器路由配置单元，将区块链数据存储至对应的数据库服务器上。在数据库服务器上，使用关系型数据库mysql+非关系型数据库rocksdb的存储模型。其中，非关系型数据库rocksdb存储blockchain信息，包括BlockchainCF列族、stateDeltaCF列族、indexesCF索引列簇、persistCF共识状态列簇。关系型数据库mysql存储业务数据，该数据对象间存在一定逻辑关系。金融市场交易涉及的区块链数据量大，数据库采用分库分表的原则设计，用户库存储用户信息表、用户电子钱包表；商品库存储商品信息表、商品交易明细表；交易库存储资金交割明细表、块链Blockchain运维监控信息(交易执行结果表、交易与区块对照表、交易同步明细表)。

下表2为电子钱包表，其中，LSTranhash最后交易hash存储发生最后一笔交易数据的hash值，每发生一笔交易，最后交易hash值会发生变化，该用于防止数据表记录被篡改。

表2

下表3为交易商品明细表，其中，transign交易签名信息、tranpublickey公钥信息，使得交易只能从区块链各验证节点执行，经区块链CA服务器签名、验签后才可写入账本，确保记录到mysql中的数据不可篡改。

表3

分布式监控服务器统计当前各区块链节点当前区块的高度、区块hash值、交易hash，业务交易统计报表、资产转移笔数统计报表，及和时发现风险。

为了更好的评估本技术方案的效果，对当前业界常规的区块链存非关系型存储模型和本技术方案进行实施前后效果对比，主要实现区块链层的如下核心功能：(1)各交易节点执行交易以及交易执行结果；(2)各交易节点生成世界状态worldstate。(3)各交易节点交易与块的对照关系，即各交易生成到哪个块。(4)各交易节点分别发生同步交易，同步交易数据明细。

为对本实施前后做性能对比测试，如下表4罗列压测环境，压测工具LoadRunner、资源监控nmon，压力发起客户端WIN7，办公网络。

表4

压测场景模拟分别并发30、60、300、600个用户分别发起交易，mysql tps提升，交易成功率均100％，瓶颈主要在压力发起端网络，选取并发60用户压测数据分析，如下表5区块链性能对比分析：区块链接入mysql对系统整体tps提高，网络、cpu变化不大。内存占有提高10％左右，主要为mysql客户端内存消耗大约400M。区块链系统整体cpu占用非常的低，占用多的是网络和内存两部分，这里只是同等条件下的对比测试，压测环境属于低配虚拟机。因此，区块链系统可以选择低cpu，高配内存，万兆网的服务器。

表5

mysql数据库服务端在这种压力下,由于涉及大量的写操作，磁盘busy、网络流量明显增加，内存、cpu变化不大。因此，mysql与rocksdb组合存储模型对区块链整体性能提升，数据库存储将层将应用世界状态(Worldstate)数据、关键块链运维数据存储到mysql数据库，采用本地数据库冷热分离，分库分表的模式。实现区块链存储单节点高可用、易扩展，应用间数据存储逻辑物理隔离；提供复杂sql支持、表结构、索引创建、数据在线清理策略。

针对资产转移这种简单业务场景，本实施例底层存储采用NOS非关系型集群数据库，创建2张关键表，一个是资产转移表transaction，一个是资产账户表account，资产转移表transaction支持insert和select两种操作。Insert操作意味着资产转移。通过本发明的数据持久化存储装置的防篡改单元实现操作的控制以及交易的数据签名，确保数据的安全性。针对此表Update、delete是不允许的，交易一旦成立即成为历史，就不再允许做任何改动。Insert语句有严格的格式要求，需要资产转出方的私钥签名，节点无法擅自转移账户的资产，除非拥有客户的私钥，这同一般数据库存储有本质区别，实现了数据存储的防篡改能力。并且，针对本技术方案这种业务简单、不涉及统计报表分析的实施场景下实现安全防篡改区块链大数据存储机制，系统处理能力TPS6000的高并发读写效果。交易响应毫秒级。

如图6所示，为本申请实施例提出的一种基于区块链的数据存储方法流程图之一。包括：

步骤601)：对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；

步骤602)：从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型，实现所述区块链数据的存储。

如图7所示，为本申请实施例提出的一种基于区块链的数据存储方法流程图之二。在图6的基础上，基于区块链的数据存储方法还包括：

步骤603)：对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

在本实施例中，基于区块链的数据存储方法还包括：

在所述目标数据库服务器中的主数据库服务器出现故障或扩容的情况下，所述目标数据库服务器的从数据库服务器将存储当前执行的交易产生的区块链数据；在所述主数据库服务器恢复工作的情况下，所述从数据库服务器停止存储当前执行的交易产生的区块链数据。

在本实施例中，所述存储模型根据业务场景定制，所述存储模型包括非关系型存储模型、关系型存储模型、非关系型和关系型的组合存储模型。

在本实施例中，所述存储模型中的关系型数据库按照分库分表原则设计；其中，对多业务应用、数据量少的情况，将不同应用共用数据库服务器，业务应用中产生的区块链数据存储在数据库服务器的不同数据表中；对单业务应用、数据量少的情况，将业务应用中产生的所有区块链数据存储在同一数据库服务器的不同数据库中；对数据量大情况，将业务应用中产生的区块链数据分片去存储在多个数据库服务器的不同数据表中。

在本实施例中，基于区块链的数据存储方法还包括：

获取数据访问请求，对发起数据访问请求的访问权限进行验证，确保通过验证的数据访问请求访问目标数据库服务器中存储的数据，未通过验证的数据访问请求被拦截。

本实施例中，基于区块链的数据存储方法还包括：

调用所述数据访问请求的API接口，对所述API接口中的sql语句解析，将sql语句封装成kv的Json格式。

在本实施例中，基于区块链的数据存储方法还包括：

对区块链数据采用默克尔树内存结构计算世界状态当前散列hash值，通过比较数据库服务器内对应区块链数据的hash值验证数据是否被篡改。

在本实施例中，基于区块链的数据存储方法还包括：

对数据库服务器建立socket连接。

在本实施例中，基于区块链的数据存储方法还包括：

获取的分布式监控信息以及区块链数据统计分析信息存储至从数据库服务器中。

如图8所示，为本申请实施例提出的一种基于区块链的数据存储装置功能框图之一。

包括：

数据库服务器路由配置单元801，用于对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；

存储模型调用单元802，用于从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型，实现所述区块链数据的存储。

如图9所示，为本申请实施例提出的一种基于区块链的数据存储装置功能框图之二。

在图8的基础上，还包括：

监控单元803，用于对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

在本实施例中，所述数据库服务器路由配置单元801还用于：

在所述目标数据库服务器中的主数据库服务器出现故障或扩容的情况下，所述目标数据库服务器的从数据库服务器将存储当前执行的交易产生的区块链数据；在所述主数据库服务器恢复工作的情况下，所述从数据库服务器停止存储当前执行的交易产生的区块链数据。

在本实施例中，所述装置还包括：

存储模型设置单元，用于根据业务场景定制存储模型；其中，所述存储模型包括非关系型存储模型、关系型存储模型、非关系型和关系型的组合存储模型。

在本实施例中，所述装置还包括：

关系型数据库设计单元，用于对所述存储模型中的关系型数据库按照分库分表原则设计；其中，对多业务应用、数据量少的情况，将不同应用共用数据库服务器，业务应用中产生的区块链数据存储在数据库服务器的不同数据表中；对单业务应用、数据量少的情况，将业务应用中产生的所有区块链数据存储在同一数据库服务器的不同数据库中；对数据量大情况，将业务应用中产生的区块链数据分片去存储在多个数据库服务器的不同数据表中。

在本实施例中，所述装置还包括：

安全认证单元，用于获取数据访问请求，对发起数据访问请求的访问权限进行验证，确保通过验证的数据访问请求访问目标数据库服务器中存储的数据，未通过验证的数据访问请求被拦截。

在本实施例中，所述装置还包括：

sql语句转换单元，用于调用所述数据访问请求的API接口，对所述API接口中的sql语句解析，将sql语句封装成kv的Json格式。

在本实施例中，所述装置还包括：

数据篡改验证单元，用于对区块链数据采用默克尔树内存结构计算世界状态当前散列hash值，通过比较数据库服务器内对应区块链数据的hash值验证数据是否被篡改。

在本实施例中，所述装置还包括：

socket连接单元，用于对数据库服务器建立socket连接。

综上，本申请提供了一种基于区块链的数据存储系统、方法及装置，该技术方案具有以下效果和优点：

1.本技术方案设置安全认证单元，数据网关的功能，实现区块链数据访问权限的控制和隔离。

2.本技术方案设置多种存储模型，根据实际需要选定相应的存储模型，在大数据逻辑复杂的情况下，存储模型可以设置为关系型数据库和非关系型数据库组合存储模型，实现复杂业务功能支持。并在区块链数据传输时、写入后具备数据防篡改机制，解决多应用多通道接入区块链应用间账本数据存储无法隔离的问题，达到区块链应用业务数据的物理和逻辑隔离，实现数据的安全、共享、不可篡改。

3.本技术方案增设一数据库服务器，将交易和存储两种功能分别在各自的服务器上执行。解决区块链大数据存储与区块链交易服务器高耦合问题，实现区块链大数据存储解耦、数据存储高可用、易扩展性。

4.本技术方案能够支持区块链复杂sql语句，为开发提供便利，提高研发效率。

5.本技术方案可以对区块链数据传输和存储进行监控，并对存储的数据进行统计分析、报表生成功能需求，区块链系统分布式运维，区块链数据的二次应用开发提供有利支持。

虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (22)

1.一种基于区块链的数据存储系统，其特征在于，包括：

交易服务器，用于交易，根据共识原则，将达成共识的数据写入区块链中，在交易服务器内部通过广播共识获得一致交易执行顺序，根据智能合约执行交易，获得区块链数据；

数据库服务器路由配置单元，用于对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器，将区块链数据路由到目标数据库服务器中，进行可插拔存储设备的动态访问；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；

存储模型调用单元，用于从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型；

数据库服务器，用于将所述区块链数据存储至存储模型中的数据库和/或数据表中；

存储模型设置单元，用于根据业务场景定制存储模型；其中，所述存储模型包括非关系型存储模型、关系型存储模型、非关系型和关系型的组合存储模型；依据数据架构数据存储的基本设计原则，对于业务数据，数据对象间存在逻辑关系时，使用关系型数据库；对于复杂结构大对象数据需要在服务器节点间频繁通讯时，采用非关系型数据库；

关系型数据库设计单元，用于对所述存储模型中的关系型数据库按照分库分表原则设计；其中，对多业务应用、数据量少的情况，将不同应用共用数据库服务器，业务应用中产生的区块链数据存储在数据库服务器的不同数据表中；对单业务应用、数据量少的情况，将业务应用中产生的所有区块链数据存储在同一数据库服务器的不同数据库中；对数据量大情况，将业务应用中产生的区块链数据分片去存储在多个数据库服务器的不同数据表中。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

监控单元，用于对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据库服务器路由配置单元还用于：

在所述目标数据库服务器中的主数据库服务器出现故障或扩容的情况下，所述目标数据库服务器的从数据库服务器将存储当前执行的交易产生的区块链数据；在所述主数据库服务器恢复工作的情况下，所述从数据库服务器停止存储当前执行的交易产生的区块链数据。

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

安全认证单元，用于负责维护和提供各交易的数据访问服务API接口，交易节点访问格式合法性校验；获取数据访问请求，对发起数据访问请求的访问权限进行验证，确保通过验证的数据访问请求访问目标数据库服务器中存储的数据，未通过验证的数据访问请求被拦截。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

sql语句转换单元，用于调用所述数据访问请求的API接口，对所述API接口中的sql语句解析，将sql语句封装成kv的Json格式。

6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据篡改验证单元，用于对区块链数据采用默克尔树内存结构计算世界状态当前散列hash值，通过比较数据库服务器内对应区块链数据的hash值验证数据是否被篡改。

7.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

socket连接单元，用于对数据库服务器建立socket连接。

8.一种基于区块链的数据存储方法，其特征在于，包括：

对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器，将区块链数据路由到目标数据库服务器中，进行可插拔存储设备的动态访问；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；其中，所述区块链数据，包括：根据共识原则，将达成共识的数据写入区块链中，在交易服务器内部通过广播共识获得一致交易执行顺序，根据智能合约执行交易，获得区块链数据；

从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型，实现所述区块链数据的存储；

所述存储模型根据业务场景定制，所述存储模型包括非关系型存储模型、关系型存储模型、非关系型和关系型的组合存储模型；依据数据架构数据存储的基本设计原则，对于业务数据，数据对象间存在逻辑关系时，使用关系型数据库；对于复杂结构大对象数据需要在服务器节点间频繁通讯时，采用非关系型数据库；

所述存储模型中的关系型数据库按照分库分表原则设计；其中，对多业务应用、数据量少的情况，将不同应用共用数据库服务器，业务应用中产生的区块链数据存储在数据库服务器的不同数据表中；对单业务应用、数据量少的情况，将业务应用中产生的所有区块链数据存储在同一数据库服务器的不同数据库中；对数据量大情况，将业务应用中产生的区块链数据分片去存储在多个数据库服务器的不同数据表中。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述目标数据库服务器中的主数据库服务器出现故障或扩容的情况下，所述目标数据库服务器的从数据库服务器将存储当前执行的交易产生的区块链数据；在所述主数据库服务器恢复工作的情况下，所述从数据库服务器停止存储当前执行的交易产生的区块链数据。

11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，还包括：

负责维护和提供各交易的数据访问服务API接口，交易节点访问格式合法性校验；获取数据访问请求，对发起数据访问请求的访问权限进行验证，确保通过验证的数据访问请求访问目标数据库服务器中存储的数据，未通过验证的数据访问请求被拦截。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

调用所述数据访问请求的API接口，对所述API接口中的sql语句解析，将sql语句封装成kv的Json格式。

13.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，还包括：

对区块链数据采用默克尔树内存结构计算世界状态当前散列hash值，通过比较数据库服务器内对应区块链数据的hash值验证数据是否被篡改。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

对数据库服务器建立socket连接。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：

获取的分布式监控信息以及区块链数据统计分析信息存储至从数据库服务器中。

16.一种基于区块链的数据存储装置，其特征在于，包括：

数据库服务器路由配置单元，用于对数据库服务器动态配置和路由，获得目标数据库服务器，将区块链数据路由到目标数据库服务器中，进行可插拔存储设备的动态访问；其中，所述目标数据库服务器用于存储所述区块链数据；其中，所述区块链数据，包括：根据共识原则，将达成共识的数据写入区块链中，在交易服务器内部通过广播共识获得一致交易执行顺序，根据智能合约执行交易，获得区块链数据；

存储模型调用单元，用于从各类型数据库协议的统一数据库驱动接口中调用对应数据库接入协议，从所述目标数据库中调用对应存储模型，实现所述区块链数据的存储；

存储模型设置单元，用于根据业务场景定制存储模型；其中，所述存储模型包括非关系型存储模型、关系型存储模型、非关系型和关系型的组合存储模型；依据数据架构数据存储的基本设计原则，对于业务数据，数据对象间存在逻辑关系时，使用关系型数据库；对于复杂结果大对象数据需要在服务器节点间频繁通讯时，采用非关系型数据库；

关系型数据库设计单元，用于对所述存储模型中的关系型数据库按照分库分表原则设计；其中，对多业务应用、数据量少的情况，将不同应用共用数据库服务器，业务应用中产生的区块链数据存储在数据库服务器的不同数据表中；对单业务应用、数据量少的情况，将业务应用中产生的所有区块链数据存储在同一数据库服务器的不同数据库中；对数据量大情况，将业务应用中产生的区块链数据分片去存储在多个数据库服务器的不同数据表中。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括：

监控单元，用于对所述数据库服务器中存储的区块链数据、所述数据库服务器中的数据库存储情况、区块链数据传输情况进行分布式监控，并对存储的区块链数据进行统计分析；其中，所述数据库存储情况包括：数据库运维机制和数据库资源；所述区块链数据传输情况包括：区块链数据交易和网络资源。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述数据库服务器路由配置单元还用于：

在所述目标数据库服务器中的主数据库服务器出现故障或扩容的情况下，所述目标数据库服务器的从数据库服务器将存储当前执行的交易产生的区块链数据；在所述主数据库服务器恢复工作的情况下，所述从数据库服务器停止存储当前执行的交易产生的区块链数据。

19.如权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

安全认证单元，用于负责维护和提供各交易的数据访问服务API接口，交易节点访问格式合法性校验；获取数据访问请求，对发起数据访问请求的访问权限进行验证，确保通过验证的数据访问请求访问目标数据库服务器中存储的数据，未通过验证的数据访问请求被拦截。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

sql语句转换单元，用于调用所述数据访问请求的API接口，对所述API接口中的sql语句解析，将sql语句封装成kv的Json格式。

21.如权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

数据篡改验证单元，用于对区块链数据采用默克尔树内存结构计算世界状态当前散列hash值，通过比较数据库服务器内对应区块链数据的hash值验证数据是否被篡改。

22.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

socket连接单元，用于对数据库服务器建立socket连接。

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