CN109783364A - 一种区块链性能测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于计算机软件测试技术领域,特别是涉及一种区块链性能测试系统及方法。有些报告存在不同情况下不同区块链实施的表现,但是没有一个通用的区块链测试系统。本申请提供了一种区块链性能测试系统,所述系统包括适配层、核心层和测试层;所述适配层,用于将区块链与测试系统进行适配,将待测区块链集成到测试系统中;所述核心层,用于将适配好的区块链输送至测试单元,对测试层的情况进行监控和性能分析,将测试好的结果进行整合;所述测试层,用于根据待测区块链共识机制进行区分,按照设定的配置文件对区块链进行性能测试。适用多种区块链平台,同时配置简单,操作方便。可以实现区块链测试的通用性。
Description
技术领域
本申请属于计算机软件测试技术领域,特别是涉及一种区块链性能测试系统及方法。
背景技术
区块链,也称分布式账本,本质上是系统互不信任的节点维护了一种只可附加的数据结构。在数据库视角下,可以将区块链视作对分布式事务管理问题的一种解决方案:所有的节点保存数据副本并且事务的执行顺序达成一致。但是传统的数据库运作在可信的环境中,并且使用了众所周知的并发控制技术对事务排序。区块链的关键优势是其不假设节点之间互相信任,因此旨在实现拜占庭容错。区块链有潜力颠覆很多现有的技术,因为它可以带来更低的基础设施和人力成本。特别是,区块链的不可篡改性和透明性减少人为错误和手动干预冲突数据的需要,区块链可以通过消除重复工作简化商业过程。
目前,区块链的性能远远无法达到要求,无法替代数据库系统之上运行的应用程序,例如银行,金融和交易应用。区块链解决方案的性能表现是区块链用户最关心的功能之一,目前还没有可以根据一套中性和普遍接受的规则为不同区块链解决方案提供性能评估,有些报告存在不同情况下不同区块链实施的表现,但是没有一个通用的区块链测试系统。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于目前,区块链的性能远远无法达到要求,无法替代数据库系统之上运行的应用程序,例如银行,金融和交易应用。区块链解决方案的性能表现是区块链用户最关心的功能之一,目前还没有可以根据一套中性和普遍接受的规则为不同区块链解决方案提供性能评估,有些报告存在不同情况下不同区块链实施的表现,但是没有一个通用的区块链测试系统的问题,本申请提供了一种区块链性能测试系统及方法。
2.技术方案
为了达到上述的目的,本申请提供了一种区块链性能测试系统,所述系统包括适配层、核心层和测试层;
所述适配层,用于将区块链与测试系统进行适配,将待测区块链集成到测试系统中;
所述核心层,用于将适配好的区块链输送至测试单元,对测试层的情况进行监控和性能分析,将测试好的结果进行整合;
所述测试层,用于根据待测区块链共识机制进行区分,按照设定的配置文件对区块链进行性能测试。
可选地,所述适配层包括区块链原生软件开发工具包。
可选地,所述核心层包括区块链调用模块、资源监控模块、性能分析模块和报告生成模块;
所述区块链调用模块,用于编译部署智能合约,调用智能合约,从分类账查询状态;
所述资源监控模块,用于启动、停止监控器,获取区块链的资源消耗状态;
所述性能分析模块,用于读取预定义性能统计数据和打印测试结果,记录关键指标;
所述报告生成模块,用于将统计结果汇总,并生成报告。
可选地,所述资源消耗状态中的资源包括CPU、内存和网络输入输出。
可选地,所述预定义性能统计数据包括每秒事务数、事务延迟和资源利用率;所述关键指标包括事务的创建时间、提交时间和事务结果。
可选地,所述报告格式为HTML格式。
本申请还提供一种区块链性能测试方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1、对待测区块链与测试系统进行适配,选择待测区块链测试场景;
步骤2、运行所述区块链测试场景,测试完成后,返回测试数据;
步骤3、对所述返回的测试数据进行分析,并生成报告。
可选地,所述步骤1包括如下步骤:
101、对待测区块链进行分析,并将其框架抽象为三层;
102、对待测区块链的分层后针对不同的共识机制,选择不同的测试场景;
103、根据测试场景的选择,通过适配将待测区块链集成到测试系统中。
可选地,所述步骤2包括如下步骤:
201、在测试系统中搭建分布式测试环境;
202、待测区块链进入所述分布式测试环境后,使用区块链配置文件创建并初始化待测区块链;
203、按照所述配置文件中指定的方式读取并编译智能合约;
204、将编译后的智能合约部署到测试系统中,启动监控器对象来监控待测试区块链的关键性能指标;
205、根据测试系统的所述配置文件启动测试客户端;
206、测试完成之后,创建一个包含性能统计结果的节点;
207、将存储待测区块链的性能统计节点返回,以供分析。
可选地,所述步骤3包括如下步骤:
301、分析统计数据,对数据进行汇总;
302、对所述汇总的数据建立表格,并生成报告。
3.有益效果
与现有技术相比,本申请提供的一种区块链性能测试系统及方法的有益效果在于:
本申请提供的区块链性能测试系统,通过设置适配层、核心层和测试层,对不同的区块链解决方案进行分析比较。用于评估区块链作为另一个分布式数据处理平台,同时可以帮助开发人员发现瓶颈,更好的帮助开发人员分析并改善区块链系统。本申请涉及的区块链性能测试系统适用多种区块链平台,同时配置简单,操作方便。可以实现区块链测试的通用性。
附图说明
图1是本申请的一种区块链性能测试系统示意图;
图2是本申请的一种区块链性能测试系统的核心层示意图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述,依照这些详细的描述,所属领域技术人员能够清楚地理解本申请,并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下,各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式,或者替代某些实施例中的某些特征,获得其它优选的实施方式。
在最初的设计中,比特币区块链存储比特币(bitcoin)作为所有参与者共享的系统状态。对于这种简单应用,比特币节点实现了一种简单的复制状态机模型,将比特币从一个地址转到另一个地址。此后,区块链快速发展成支持用户自定义的状态和图灵完备状态机模型。以太坊(ethereum)是一个典型的例子。
新加坡国立大学和浙江大学联合推出了一个私有区块链的评估框架,并且在SIGMOD'2017发表了名为《BLOCKBENCH:A Framework for Analyzing Blockchains》的论文。BlockBench:一种评估私有链的框架,作为一个公平的比较不同平台的框架,能够深入地了解不同的系统设计选择。私有链可以通过简单的API函数集成到BLOCKBENCH当中,并且在真实和合成的智能合同的基础上进行负载,但是不支持公有链的测试。
Linux基金会的区块链技术开源项目超级账本(Hyperledger)宣布,接受华为首个区块链基准工具“卡钳”(Caliper)成为其最新项目。Hyperledger(Linux基金会管理下的全球合作项目)宣布,Caliper已经被技术指导委员会接收为一个Hyperledger项目。Caliper在2017年5月正式推出,目标是要将现有区块链整合到一个框架之中,从而根据Hyperledger旗下性能和扩容工作组所设定的标准进行比较。目前Caliper可以为Hyperledger Fabric,Hylerledger Sawtooth和Hyperledger Iroha提供分析支持,但是不支持超级账本(Hyperledger)之外的其他区块链项目。
1)区块链系统包括许多部分,几乎每个细节都在不同平台之间进行了各种各样的设计选择。这导致了已有的区块链性能测试技术方案仅仅支持少部分项目,对很多新兴起的区块链平台缺少适配。
2)缺少测试项目,已有的测试项目过于简单。
3)已有的区块链性能测试方案配置困难,不易上手。
共识机制:区块链事务达成分布式共识的算法。
拜占庭容错(PBFT)算法由MiguelCastro和Barbara Liskov 1999年提出,初衷是为解决分布式系统中达成一致性的问题,与区块链共识机制的目标重合,其主要特点是网络具有高度容错性,在一个有3f+1个节点的网络中,失效节点数为f,网络依然能够正常运行,容错率接近33%。目前,中国ChinaLedger联盟和HyperLedger联盟就在研究探讨PBFT的实际应用。算法首先需要引入视图(View)和验证节点(replica)的概念,replica包含主节点和备份节点。主节点(primary)依据某个公式选取,选取好之后,其他replica节点就成为备份(backups)节点。主节点有效时是表示处于同一幅视图当中,当主节点失效时,备份节点检测到之后需要通过timeout机制启动视图更换(view change)过程,选举新的主节点。整个算法流程如下:首先,由某个客户端向主节点发起服务请求,主节点将请求分发给所有备份节点,备份节点处理完后再全部回馈给客户端,客户端只要收到f+1个节点回馈的相同结果即为算法的最终结果。具体实现流程分为三阶段协议(three-phaseprotocol),即预准备(pre-prepare)、准备(prepare)和确认(commit)。
参见图1~2,本申请提供一种区块链性能测试系统,所述系统包括适配层、核心层和测试层;
所述适配层,用于将区块链与测试系统进行适配,将待测区块链集成到测试系统中;
所述核心层,用于将适配好的区块链输送至测试单元,对测试层的情况进行监控和性能分析,将测试好的结果进行整合;
所述测试层,用于根据待测区块链共识机制进行区分,按照设定的配置文件对区块链进行性能测试。
可选地,所述适配层包括区块链原生软件开发工具包。每个适配器通过使用相应的区块链原生SDK来适配测试系统提供的接口。
可选地,所述核心层包括区块链调用模块、资源监控模块、性能分析模块和报告生成模块;
所述区块链调用模块,用于编译部署智能合约,调用智能合约,从分类账查询状态;
所述资源监控模块,用于启动、停止监控器,获取区块链的资源消耗状态;
所述性能分析模块,用于读取预定义性能统计数据和打印测试结果,记录关键指标;
所述报告生成模块,用于将统计结果汇总,并生成报告。
可选地,所述资源消耗状态中的资源包括CPU、内存和网络输入输出。
可选地,所述预定义性能统计数据包括每秒事务数、事务延迟和资源利用率;所述关键指标包括事务的创建时间、提交时间和事务结果。
可选地,所述报告格式为HTML格式。
本申请还提供一种区块链性能测试方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1、对待测区块链与测试系统进行适配,选择待测区块链测试场景;
步骤2、运行所述区块链测试场景,测试完成后,返回测试数据;
步骤3、对所述返回的测试数据进行分析,并生成报告。
待测区块链通过测试系统的适配层进行适配后,安装必要的程序为测试做准备,选择待测区块链的测试场景,运行所选择的区块链测试场景,每一个测试场景由一个配置文件来定义,包含底层区块链网络的配置和测试参数。测试完成后,返回测试数据,对返回的测试数据进行分析后生成技术报告,更好的协助开发人员对区块链系统进行开发。
具体过程如下:
可选地,所述步骤1包括如下步骤:
101、对待测区块链进行分析,并将其框架抽象为三层;
102、对待测区块链的分层后针对不同的共识机制,选择不同的测试场景;
103、根据测试场景的选择,通过适配将待测区块链集成到测试系统中。这里将待测区块链框架抽象为共识层,执行层,应用层。
共识层是区块链的基础,共识层的作用是使区块链中的所有节点与区块链内容相一致,不同共识机制的区块链性能差异较大。
具体地,对待测区块链进行分析后抽象为共识层,执行层,应用层。由于不同的区块链的共识机制不同,区块链的性能会有差异。针对共识层的不同共识机制,共识机制包括:工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制、Pool验证池、实用拜占庭PBFT;来选择测试场景,则这里测试场景至少包括:工作量证明机制测试场景、权益证明机制测试场景、股份授权证明机制测试场景、Pool验证池测试场景和实用拜占庭PBFT测试场景,对待测区块链的共识机制进行区分后,然后通过测试系统的适配层,将待测区块链集成到测试系统中,每个适配器通过使用相应的区块链原生SDK(软件开发工具包)来适配测试系统提供的接口。
本申请通过对待测区块链进行分析并分层,对不同共识机制的待测区块链进行单独测试,比较同类共识机制的待测区块链性能。
可选地,所述步骤2包括如下步骤:
201、在测试系统中搭建分布式测试环境;
202、待测区块链进入所述分布式测试环境后,使用区块链配置文件创建并初始化待测区块链;
203、按照所述配置文件中指定的方式读取并编译智能合约;
204、将编译后的智能合约部署到测试系统中,启动监控器对象来监控待测试区块链的关键性能指标;
205、根据测试系统的所述配置文件启动测试客户端;根据测试系统的配置文件启动一个循环测试来执行测试,任务将根据定义的工作负载生成并分配给客户端;客户端在启动后将创建测试节点,调用智能合约,并进行相应测试;通过创建创建账户、查询事务和交易请求等具体场景来测试区块链的实际性能;通过调整参与节点数和事务数量来测试区块链的可扩展能力和稳定性;
206、测试完成之后,创建一个包含性能统计结果的节点;
207、将存储待测区块链的性能统计节点返回,以供分析。
执行层,智能合约是存储在区块链中的一段不可篡改的程序,可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款,响应接收到的信息。合约发布之后,其运行和维护就交给全网的矿工去达成共识,合约的开发者定义了合约运行的规则,这个规则发布之后就是公开透明且不可篡改的。执行层的作用是在运行环境中快速并且准确的执行智能合约。
应用层,许多应用正在与区块链技术进行结合,应用层运行于执行层之上,通过智能合约来构建各种去中心化的应用。
接下来就是通过配置文件对执行层中的智能合约进行读取并编译,同时通过测试系统中核心层的资源监控模块启动监控器,对待测区块链的每秒事务数(TPS)、事务延迟、资源利用等信息进行监控,然后启动测试客户端调用智能合约,这里的测试客户端即测试系统中的测试层,根据待测区块链的共识机制进行区分后,按照设定的配置文件对待测区块链性能进行测试,这里的测试可以对测试参数进行选择,根据所需要的数据进行选择即可,则会有许多测试客户端同时启动,测试完后,创建一个包含性能统计结果的节点,然后将存储待测区块链的性能统计节点返回,以供分析。
可选地,所述步骤3包括如下步骤:
301、分析统计数据,对数据进行汇总;
302、对所述汇总的数据建立表格,并生成报告。
分析每一轮测试的所有客户端的统计数据,然后通过测试系统的核心层将这些数据进行汇总后,生成报告。报告的形式有很多种,HTML格式为其中一种格式。
本申请涉及的区块链性能测试系统测试目前支持的区块链平台包括:Ethereum(以太坊)、Parity、Quorum、Hyperledger Fabric(超级账本)、Hyperledger Sawtooth、Hyperledger Iroha、Hyperledger Burrow、Hyperledger Indy等,由于预留了适配接口,还可以很方便的根据需要将系统和区块链平台进行适配。
本申请提供的区块链性能测试系统,通过设置适配层、核心层和测试层,对不同的区块链解决方案进行分析比较。用于评估区块链作为另一个分布式数据处理平台,同时可以帮助开发人员发现瓶颈,更好的帮助开发人员分析并改善区块链系统。本申请涉及的区块链性能测试系统适用多种区块链平台,同时配置简单,操作方便。可以实现区块链测试的通用性。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述,但是所属领域技术人员应当理解,在本申请公开的原理和范围内,可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定,并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。
Claims (10)
1.一种区块链性能测试系统,其特征在于:所述系统包括适配层、核心层和测试层;
所述适配层,用于将区块链与测试系统进行适配,将待测区块链集成到测试系统中;
所述核心层,用于将适配好的区块链输送至测试单元,对测试层的情况进行监控和性能分析,将测试好的结果进行整合;
所述测试层,用于根据待测区块链共识机制进行区分,按照设定的配置文件对区块链进行性能测试。
2.如权利要求1所述的区块链性能测试系统,其特征在于:所述适配层包括区块链原生软件开发工具包。
3.如权利要求1所述的区块链性能测试系统,其特征在于:所述核心层包括区块链调用模块、资源监控模块、性能分析模块和报告生成模块;
所述区块链调用模块,用于编译部署智能合约,调用智能合约,从分类账查询状态;
所述资源监控模块,用于启动、停止监控器,获取区块链的资源消耗状态;
所述性能分析模块,用于读取预定义性能统计数据和打印测试结果,记录关键指标;
所述报告生成模块,用于将统计结果汇总,并生成报告。
4.如权利要求3所述的区块链性能测试系统,其特征在于:所述资源消耗状态中的资源包括CPU、内存和网络输入输出。
5.如权利要求3所述的区块链性能测试系统,其特征在于:所述预定义性能统计数据包括每秒事务数、事务延迟和资源利用率;所述关键指标包括事务的创建时间、提交时间和事务结果。
6.如权利要求3所述的区块链性能测试系统,其特征在于:所述报告格式为HTML格式。
7.一种区块链性能测试方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
步骤1、对待测区块链与测试系统进行适配,选择待测区块链测试场景;
步骤2、运行所述区块链测试场景,测试完成后,返回测试数据;
步骤3、对所述返回的测试数据进行分析,并生成报告。
8.如权利要求7所述的区块链性能测试方法,其特征在于:所述步骤1包括如下步骤:
101、对待测区块链进行分析,并将其框架抽象为三层;
102、对待测区块链的分层后针对不同的共识机制,选择不同的测试场景;
103、根据测试场景的选择,通过适配将待测区块链集成到测试系统中。
9.如权利要求7所述的区块链性能测试方法,其特征在于:所述步骤2包括如下步骤:
201、在测试系统中搭建分布式测试环境;
202、待测区块链进入所述分布式测试环境后,使用区块链配置文件创建并初始化待测区块链;
203、按照所述配置文件中指定的方式读取并编译智能合约;
204、将编译后的智能合约部署到测试系统中,启动监控器对象来监控待测试区块链的关键性能指标;
205、根据测试系统的所述配置文件启动测试客户端;
206、测试完成之后,创建一个包含性能统计结果的节点;
207、将存储待测区块链的性能统计节点返回,以供分析。
10.如权利要求7所述的区块链性能测试方法,其特征在于:所述步骤3包括如下步骤:
301、分析统计数据,对数据进行汇总;
302、对所述汇总的数据建立表格,并生成报告。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190521 |
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