CN109684333B - 一种数据存储及裁剪方法、设备和存储介质 - Google Patents

一种数据存储及裁剪方法、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种数据存储及裁剪方法、设备和存储介质，该方法包括：包括：在本地数据库中存储第一默克尔树除根节点外的各节点的父节点信息；以及，在向第一默克尔树中插入第一叶子节点时，在本地数据库中存储对应于第一叶子节点的第一索引节点；其中，第一索引节点的第二键值包括第一叶子节点的第一键值、第一区块高度和第一哈希值；其中，第二键值用于查找与第一键值相同的若干索引节点和对应的叶子节点，父节点信息用于查找冗余的父节点。本发明通过存储叶子节点对应的索引节点，根据索引节点删除冗余的状态数据，在不影响正常的账户状态的前提下，大大提高了数据同步的速率，以及提高了读写效率。

Description

一种数据存储及裁剪方法、设备和存储介质
技术领域
本申请涉及信息技术领域，具体涉及一种数据存储及裁剪方法、设备和存储介质。
背景技术
当前区块链系统的数据结构存储解决方案中，通常会利用默克尔树(MerkleTree)、默克尔平衡二叉树(MAVL)、Merkle Patricia Tries(MPT)树等对区块链的状态数据(如账户余额等)进行存储，这里统称这些树为状态树。现有的方案的主要缺陷是由于默克尔树主要记录区块链上的状态数据，除去区块回滚因素，状态数据的历史数据对于大多数节点来说是无用的，同时随着区块的产生，历史数据会不断积累，状态树的节点数目不断增加，受限于硬盘IO读写瓶颈，每次插入一个节点或者读取一个节点数据时候，都会降低数据库的读写效率；同时冗余的历史状态数据也会占用较大磁盘存储空间。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，提出了一种存储数据并能安全删除历史冗余数据的方案，保证不影响正常的账户状态记录,可以大大降低磁盘占用以及提高读写效率。
第一方面，本发明提供一种数据存储方法，包括：
在本地数据库中存储第一默克尔树除根节点外的各节点的父节点信息；以及，
在向第一默克尔树中插入第一叶子节点时，在本地数据库中存储对应于第一叶子节点的第一索引节点；其中，第一索引节点的第二键值包括第一叶子节点的第一键值、第一区块高度和第一哈希值；
其中，第二键值用于查找与第一键值相同的若干索引节点和对应的叶子节点，父节点信息用于查找冗余的父节点。
进一步，第二键值还包括前缀标识，前缀标识用于标识第一索引节点为索引节点。
进一步，将第一键值相同的第一索引节点存储在一起。
第二方面，本发明提供了一种数据裁剪方法，本地数据库中存有第一默克尔树除根节点外的各节点的父节点信息，以及，各叶子节点分别所对应的各索引节点，其中，索引节点的第二键值包括所对应叶子节点的第一键值、第一区块高度和第一哈希值，方法包括：
根据第二键值中的第一键值查找与第一键值相同的若干索引节点，按预先设定的裁剪规则删除冗余的索引节点和对应的叶子节点；
根据父节点信息删除所删除叶子节点的父节点，以及，所删除父节点的父节点。
进一步，按设定的裁剪规则删除各第一叶子节点和各第一索引节点之前还包括：
判断是否符合设定的裁剪区块高度。
进一步，裁剪规则为：当前区块高度达到裁剪区块高度的整数倍数时，对当前区块高度减去裁剪区块高度后得到的第二区块高度之前的数据进行裁剪。
进一步，删除冗余的索引节点和对应的叶子节点包括：
判断第一区块高度和第一哈希值是否有多个，若是，则判断第一区块高度是否在第二区块高度之前，是，则删除冗余的索引节点和对应的叶子节点。
第三方面，本发明还提供一种设备，包括一个或多个处理器和存储器，其中存储器包含可由该一个或多个处理器执行的指令以使得该一个或多个处理器执行根据本发明各实施例提供的存储及裁剪方法。
第四方面，本发明还提供一种存储有计算机程序的存储介质，该计算机程序使计算机执行根据本发明各实施例提供的存储及裁剪方法。
本发明的有益效果
本发明诸多实施例提供的一种数据存储及裁剪方法、设备和存储介质通过将新增节点保存一个对应叶子节点的索引节点，使在删除冗余数据时，只通过索引节点的键值就可以找到并删除对应的叶子节点，并根据该叶子节点找到父节点、父节点的父节点，在不影响正常的账户状态的前提下，大大提高了数据同步的速率，以及提高了读写效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例提供的一种数据存储方法的示意图。
图2为本发明一实施例提供的一种数据裁剪方法的流程图。
图3为本发明一实施例提供的场景示意图。
图4为图2所示方法一优选实施例中步骤S21的流程图。
图5为图2所示方法的一优选实施例的流程图。
图6为图2所示方法一优选实施例的场景示意图。
图7为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1为本发明一实施例提供的一种数据存储方法的示意图。
如图1所示，在本实施例中，本发明提供一种数据存储方法，包括：
S11、在本地数据库中存储第一默克尔树除根节点外的各节点的父节点信息；以及，
在向第一默克尔树中插入第一叶子节点时，在本地数据库中存储对应于第一叶子节点的第一索引节点；其中，第一索引节点的第二键值包括第一叶子节点的第一键值、第一区块高度和第一哈希值；
其中，第二键值用于查找与第一键值相同的若干索引节点和对应的叶子节点，父节点信息用于查找冗余的父节点。
具体地，状态树在数据库中存储一般以[key,value]的形式存储(本方案中value没有体现)，在本地数据库记录每个叶子节点及其父节点(如F1)，以及父节点F1的父节，并保存各节点的父节点信息，以供删减冗余数据时可以根据父节点信息找到对应的父节点。在插入新的第一叶子节点A1时，在本地数据库中存储对应于叶子节点A1的第一索引节点S1，其中S1的第二键值KEY的格式包括叶子节点A1的第一键值key1，该叶子节点的第一区块高度H1和第一哈希值hash1，即KEY＝key1+H1+hash1，第二键值KEY用于查询拥有与第一键值key1相同的若干个索引节点和对应叶子节点，父节点信息用于查找叶子节点对应的父节点，以及父节点的父节点。
上述实施例通过存入父节点信息，并在新插入节点时，存入对应叶子节点的索引节点，通过索引节点，方便了后期在查找冗余的若干叶子节点。
在插入的节点中可以是叶子节点，也可以是叶子节点的父节点，也可以是父节点的父节点，也可以是根节点，但是当插入的节点是叶子节点时，才会在本地数据库中存储对应的索引节点，其他情况的节点可以不用存储对应的索引节点。
在一优选实施方式中，第二键值KEY还可以包括前缀标识pri，即KEY＝pri+key1+H1+hash1，如果该节点的键值中含有pri前缀标识，则说明该节点为索引节点。在更多实施例中，前缀标识pri可以是数字，也可以是字母或者其他形式，只要能满足用于标识的功能即可，具体形式不受本实施例的限制。
在一优选实施方式中，可以将第一键值key1相同的所有索引节点放在一起存储，以便方便快速的查找需要的数据，提高查找效率。
图2为本发明一实施例提供的一种数据裁剪方法的流程图。
如图2所示，在本实施例中，本地数据库中存有第一默克尔树除根节点外的各节点的父节点信息，以及，各叶子节点分别所对应的各索引节点，其中，索引节点的第二键值包括所对应叶子节点的第一键值、第一区块高度和第一哈希值，该裁剪方法包括：
S21、根据第二键值中的第一键值查找与第一键值相同的若干索引节点，按预先设定的裁剪规则删除冗余的索引节点和对应的叶子节点；
S22、根据父节点信息删除所删除叶子节点的父节点，以及，所删除父节点的父节点。
具体地，步骤S21中在索引节点中根据第二键值KEY中的第一键值，获取第一键值key1相同索引节点和叶子节点，获取这些索引节点和叶子节点后，按照设定的裁剪规则，删除上述索引节点和叶子节点，步骤S22中，根据步骤S21中删除的叶子节点，结合父节点信息，依次删除该叶子节点的父节点，以及父节点的父节点，直到查询不到父节点为止。如图3所示，当插入叶子节点A1时，同时在本地数据库中存储与叶子节点对应的索引节点(具体见图1所示方法)，根据索引节点查找到对应的叶子节点A1和L1，此时由于A1的区块高度大于L1，则将L1删除，同时删除索引节点，根据删除的节点L1结合存储的父节点信息，依次查找到父节点F1，删掉F1，根据F1查找到父节点F12，删除F12，根据F12查找到根节点R1，删除R1。
本实施例中，可以在存入索引节点的时候就可以直接与数据库中的索引节点进行查询，如果发现有第一键值相同的索引节点，便可以执行上述方法进行裁剪，也可以等存储若干索引节点后再进行查询，从而执行裁剪方法。
图4为图2所示方法一优选实施例中步骤S21的流程图。如图3所示，在一优选实施例中，上述方法还包括：
S211、按设定的裁剪规则删除各第一叶子节点和各第一索引节点之前还包括：
判断是否符合设定的裁剪区块高度。
具体地，在进行数据裁剪之前，需要判断当前区块高度是否符合设定的裁剪区块高度，在满足设定裁剪区块高度以后，再开始进行上面所述的裁剪方案，对冗余数据进行裁剪。
在一优选实施例中，为了避免出现分叉回滚时，把回滚所需数据删除的情况，在设置裁剪区块高度以后，可以设置当前区块高度达到裁剪区块高度的整数倍数时，对当前区块高度减去裁剪区块高度后得到的第二区块高度之前的数据进行裁剪，如设置裁剪区块高度为1000，当前区块高度为2000时，判断该区块高度是否为1000的整数倍，若是，则对第二区块高度1000(2000-1000)之前的区块的冗余数据进行裁剪，而在1000-2000区块高度之间的区块暂时保留以防止发生回滚。
在更多实施例中，在设置了裁剪区块高度以后，也可以是在当前高度为大于裁剪区块高度的任意高度时，就可以对裁剪区块高度之前的区块进行裁剪，如裁剪区块高度设为1000，当前区块高度为1200时，就可以对区块高度为1000以前的区块进行裁剪，只要预留出可能用于回滚的数据即可，不受本实施例的具体限制。
图5为图2所示方法的一优选实施例的流程图。
如图5所示，在本实施例中，步骤S21中删除冗余的索引节点和对应的叶子节点包括：
S212、判断第一区块高度和第一哈希值是否有多个，若是，则判断第一区块高度是否在第二区块高度之前，是，则删除冗余的索引节点和对应的叶子节点。
具体的，如图6所示，本地数据库中已存储若干区块高度的叶子节点，及索引节点(父节点未标出)，当满足图4所示裁剪条件后，查询索引节点中有相同第一键值的索引节点，如本实施例的索引节点S1,S4,S5都有相同的key1值，然后判断这三个索引节点的区块高度和哈希值是否有多个，即是否不相同，是，则继续判断这三个节点的区块高度是否都在第二区块高度之前，是，则找到索引节点对应的叶子节点A1,A4并删除，且同时删除S1,S4，暂时保留S5，可以保留到下次裁剪的范围内进行判断是否被裁剪。图中所示索引节点中没有与S2和S3中的key值相同的，所以判断出其对应的叶子节点在第二区块高度前没有冗余的节点数据，所以不删除。通过删除的叶子节点根据父节点信息删除其父节点及后续操作与上面所述的操作原理相同，在此不再赘述。
图7为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。
如图7所示，作为另一方面，本申请还提供了一种设备700，包括一个或多个中央处理单元(CPU)701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器(RAM)703中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM703中，还存储有设备700操作所需的各种程序和数据。CPU701、ROM702以及RAM703通过总线704彼此相连。输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。
以下部件连接至I/O接口705：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至I/O接口705。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。
特别地，根据本公开的实施例，上述任一实施例描述的存储及裁剪方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行存储及裁剪方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。
作为又一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例的装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的存储及裁剪方法。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种数据存储方法，其特征在于，包括：
在本地数据库中存储第一默克尔树除根节点外的各节点的父节点信息；以及，
在向所述第一默克尔树中插入第一叶子节点时，在本地数据库中存储对应于所述第一叶子节点的第一索引节点；其中，所述第一索引节点的第二键值包括所述第一叶子节点的第一键值、第一区块高度和第一哈希值；
其中，所述第二键值用于查找与所述第一键值相同的若干索引节点和对应的叶子节点，所述父节点信息用于查找冗余的父节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二键值还包括前缀标识，所述前缀标识用于标识所述第一索引节点为索引节点。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述第一键值相同的所述第一索引节点存储在一起。
4.一种冗余数据的裁剪方法，其特征在于，本地数据库中存有第一默克尔树除根节点外的各节点的父节点信息，以及，各叶子节点分别所对应的各索引节点，其中，所述索引节点的第二键值包括所对应叶子节点的第一键值、第一区块高度和第一哈希值，所述方法包括：
根据所述第二键值中的所述第一键值查找与所述第一键值相同的若干索引节点，按预先设定的裁剪规则删除冗余的索引节点和对应的叶子节点；
根据所述父节点信息删除所删除叶子节点的父节点，以及，所删除父节点的父节点；
其中，所述裁剪规则包括：在设置裁剪区块高度后，在当前高度为大于所述裁剪区块高度的任意高度时，对所述裁剪区块高度之前的区块进行裁剪。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按设定的裁剪规则删除各所述第一叶子节点和各所述第一索引节点之前还包括：
判断是否符合设定的裁剪区块高度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述裁剪规则为：当前区块高度达到所述裁剪区块高度的整数倍数时，对当前区块高度减去所述裁剪区块高度后得到的第二区块高度之前的数据进行裁剪。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述删除冗余的索引节点和对应的叶子节点包括：
判断所述第一区块高度和所述第一哈希值是否有多个，若是，则判断所述第一区块高度是否在所述第二区块高度之前，是，则删除冗余的索引节点和对应的叶子节点。
8.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
9.一种存储有计算机程序的存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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