CN110135985B - 一种区块链上交易的并行执行方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于区块链技术领域，公开了一种区块链上交易的并行执行方法及系统；根据所有交易的from和to地址分成X组，将涉及同一个地址的所有交易分到同一组，同一个组内的交易必须按照原来交易的顺序进行排列；并发执行各个组，交易依然顺序执行，并记录下每一个交易读写的合约变量和账户地址以及相应的操作，等待交易执行完毕；检查各组交易之间是否有冲突的交易，将产生冲突的Y个组内的交易重新排序；没有冲突，则交易执行完成；将新分的Z个组中交易的原始位置在交易A之后的所有交易重新按组并发执行，并记下每个交易的涉及地址；记录原来X‑Y组的交易涉及地址以及Z组的交易涉及地址。本发明可以使交易并行执行；提高系统TPS。

Description

一种区块链上交易的并行执行方法及系统
技术领域
本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种区块链上交易的并行执行方法及系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：区块链为保证交易执行结果在各个全节点上的一致性，按照链上块的顺序以及交易在块中的顺序串行执行的：获取区块链上待执行的块号为N的区块，按区块内交易的顺序串行执行每笔交易，当区块的所有交易都执行完以后将执行记录持久化到存储。然后获取下一个待执行的块号为N+1的区块，按照区块内交易顺序串行执行每笔交易，当区块内的所有交易都执行完以后将执行记录持久化到存储。继续获取下一个待执行的块号为N+2的区块……。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)区块链上交易因为严格的顺序要求，导致无法并发执行。
(2)如果交易触发智能合约，而智能合约的执行效率非常低。
(3)当区块链上的交易量增加以后，用户发出的交易可能需要数秒甚至数分钟以后才能执行完成，收到交易结果，TPS很低，用户体验不佳。
解决上述技术问题的难度：
因为区块链上的交易存在先后顺序，某一笔交易可能需要依赖之前的某个交易执行结果才能正确执行。如果要并发执行交易，需要列出所有交易的涉及地址，那些涉及地址不相关的交易才能够并发执行。而列出交易的涉及地址是一个难点，因为同一笔交易，如果是智能合约，在不同的前提下，涉及地址可能会发生变化。
解决上述技术问题的意义：可以提高区块链系统的TPS。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种区块链上交易的并行执行方法及系统。
本发明是这样实现的，一种区块链上交易的并行执行方法，所述区块链上交易的并行执行方法包括：
步骤一，读取待执行的一个或多个区块内的所有交易；该交易是指区块链上的账户之间的转账操作，部署智能合约或者调用智能合约，都称为交易。所有交易都由发起交易的账户的私钥进行签名，保证不可篡改。
根据所有交易的from和to地址分成X组，同一个地址的所有交易分到同一组，同一组内的交易按照原来交易的顺序进行排列；
步骤二，并发执行各个组，各个组内的交易依然顺序执行，交易被打包到区块内时，其在区块内的顺序就已经确定了，执行时必须按照这个顺序进行。并记录下每一个交易读写的合约变量和账户地址以及相应的操作，等待交易执行完毕；
步骤三，检查各组交易之间是否有冲突的交易；Y个组产生冲突的所有交易按原始的交易在区块内的顺序重新排序，找出发生冲突的第一笔交易A，将产生冲突的Y个组重新根据各个交易的交易涉及地址重新分组成Z个组；没有冲突，则交易执行完成；
步骤四，将重新分组的Z个组中交易的原始位置在交易A之后的所有交易重新按组并发执行，并记下每个交易的涉及地址；
步骤五，记录原来X-Y组的交易涉及地址以及Z组的交易涉及地址，重新进行步骤三。
进一步，所述步骤一的分组以后每个组的地址和另一个组涉及的地址不同。
进一步，步骤三中各组交易之间的冲突的判断方法包括：如果两个组都有交易中对同一个合约变量或者账户地址进行写操作；或者一个组中交易A对合约变量或者账户地址进行写操作，另一个组中交易B对合约变量或者账户地址进行读操作，并且A交易在区块链上的位置位于B交易之前，则这两个组产生冲突，为冲突组合；
如果a组和b组由于某一地址冲突，b组和c组由于另一地址冲突，则a、b、c三组为一个冲突组合；冲突判断之后产生0各或者多个冲突组合。
进一步，步骤三中重新分组的方法包括：
对于一个冲突组合，先将冲突组合内的所有交易按照区块链上的顺序排序，并将第一个交易作为第一个组；然后按顺序将每一个交易的涉及地址与现有组的所有涉及地址进行冲突比较：
若所有的组均不和当前交易产生冲突，则将当前交易作为一个新组；
如果当前交易的涉及地址与其中的组发生冲突，则将冲突的组和交易合并成一个组，并将所有交易按照区块链上的顺序排序。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述区块链上交易的并行执行方法的区块链上交易的并行执行控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种区块链上交易的并行执行程序，所述区块链上交易的并行执行程序实现所述的区块链上交易的并行执行方法。
本发明的另一目的在于提供一种终端，所述终端搭载实现所述区块链上交易的并行执行方法的控制器。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的区块链上交易的并行执行方法。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明可以使交易并行执行，提高系统TPS。经测试表明，在本区块链系统上，不使用本方法串行执行10个交易(每个交易都调用同一个智能合约)的时间约为200ms(不含写入执行记录的时间)；使用本方法，部署10个相同的合约，发送10笔交易，每笔交易调用各自的智能合约，最终执行10笔交易的时间约为20ms。
附图说明
图1是本发明实施例提供的区块链上交易的并行执行方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的区块链上交易的并行执行方法的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
区块链上交易因为严格的顺序要求，导致无法并发执行。如果交易触发智能合约，而智能合约的执行效率非常低。当区块链上的交易量增加以后，用户发出的交易可能需要数秒甚至数分钟以后才能执行完成，收到交易结果，TPS很低，用户体验不佳。
为解决上述问题，下面结合具体方案对本发明作详细描述。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的区块链上交易的并行执行方法包括以下步骤：
S101：读取待执行的一个或多个区块内的所有交易；根据所有交易的from和to地址分成X组，同一个地址的所有交易分到同一组，同一组内的交易按照原来交易的顺序进行排列；
S102：并发执行各个组，各个组内的交易依然顺序执行，并记录下每一个交易读写的合约变量和账户地址以及相应的操作，等待交易执行完毕；
S103：检查各组交易之间是否有冲突的交易；Y个组产生冲突的所有交易按原始顺序重新排序，找出发生冲突的第一笔交易A，将产生冲突的Y个组重新根据各个交易的交易涉及地址重新分组成Z个组；没有冲突，则交易执行完成；
S104：将重新分组的Z个组中交易的原始位置在交易A之后的所有交易重新按组并发执行，并记下每个交易的涉及地址；
S105：记录原来X-Y组的交易涉及地址以及Z组的交易涉及地址，重新进行步骤S103。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图2所示，本发明实施例提供的区块链上交易的并行执行方法具体包括：
步骤一，读取待执行的一个或多个区块内的所有交易之后，根据所有交易的from和to地址分成X组，将涉及同一个地址的所有交易分到同一组，同一个组内的交易必须按照原来交易的顺序进行排列，分组以后每个组的地址和另一个组涉及的地址不同。
步骤二，并发执行各个组，各个组内的交易依然顺序执行，并记录下每一个交易读写的合约变量和账户地址以及相应的操作(读或写)，称为交易涉及地址，等待交易执行完毕。
步骤三，检查各组交易之间是否有冲突的交易。如果Y个组产生冲突，先将这Y个组内的所有交易按原始顺序重新排序，找出发生冲突的第一笔交易A，则将这Y个组重新根据各个交易的交易涉及地址重新分组成Z个组。如果没有冲突，则交易执行完成，无需进行之后的步骤。
步骤四，将新分的Z个组中交易的原始位置在交易A之后的所有交易(包括A)重新按组并发执行，并记下每个交易的涉及地址。
步骤五，记录原来(X-Y)组的交易涉及地址以及Z组的交易涉及地址，重新进行步骤三。
步骤三中，冲突判断逻辑：如果两个组都有交易中对同一个合约变量或者账户地址进行了写操作，或者一个组中交易A对合约变量或者账户地址进行了写操作，另一个组中交易B对合约变量或者账户地址进行了读操作，并且A交易在区块链上的位于B交易之前，那么这两个组产生冲突，称为冲突组合。如果a组和b组因为某一地址冲突，b组和c组因为另一地址冲突，那么a、b、c三组为一个冲突组合。冲突判断之后可能会产生0各或者多个冲突组合。
步骤三中，重新分组逻辑：对于一个冲突组合，先将冲突组合内的所有交易按照区块链上的顺序排序，并将第一个交易作为第一个组。然后按顺序将每一个交易的涉及地址与现有组的所有涉及地址进行冲突比较：若目前所有的组均不和当前交易产生冲突，则将当前交易作为一个新组；如果当前交易的涉及地址与其中的组发生冲突，则将冲突的组和交易合并成一个组，并将所有交易按照区块链上的顺序排序。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种区块链上交易的并行执行方法，其特征在于，所述区块链上交易的并行执行方法包括：
步骤一，读取待执行的一个或多个区块内的所有交易；根据所有交易的from和to地址分成X组，同一个地址的所有交易分到同一组，同一组内的交易按照原来交易的顺序进行排列；
步骤二，并发执行各个组，各个组内的交易按照顺序执行，并记录下每一个交易读写的合约变量和账户地址以及相应的操作，等待交易执行完毕；
步骤三，检查各组交易之间是否有冲突的交易；Y个组产生冲突的所有交易按原始顺序重新排序，找出发生冲突的第一笔交易A，将产生冲突的Y个组重新根据各个交易的交易涉及地址重新分组成Z个组；没有冲突，则交易执行完成；
步骤四，将重新分组的Z个组中交易的原始位置在交易A之后的所有交易重新按组并发执行，并记下每个交易的涉及地址；
步骤五，记录原来X-Y组的交易涉及地址以及Z组的交易涉及地址，重新进行步骤三。
2.如权利要求1所述的区块链上交易的并行执行方法，其特征在于，所述步骤一的分组以后每个组的地址和另一个组涉及的地址不同。
3.如权利要求1所述的区块链上交易的并行执行方法，其特征在于，步骤三中各组交易之间的冲突的判断方法包括：如果两个组都有交易中对同一个合约变量或者账户地址进行写操作；或者一个组中交易A对合约变量或者账户地址进行写操作，另一个组中交易B对合约变量或者账户地址进行读操作，并且A交易在区块链上的位置位于B交易之前，则这两个组产生冲突，为冲突组合；
如果a组和b组由于某一地址冲突，b组和c组由于另一地址冲突，则a、b、c三组为一个冲突组合；冲突判断之后产生0个或者多个冲突组合。
4.如权利要求1所述的区块链上交易的并行执行方法，其特征在于，步骤三中重新分组的方法包括：
对于一个冲突组合，先将冲突组合内的所有交易按照区块链上的顺序排序，并将第一个交易作为第一个组；然后按顺序将每一个交易的涉及地址与现有组的所有涉及地址进行冲突比较：
若所有的组均不和当前交易产生冲突，则将当前交易作为一个新组；
如果当前交易的涉及地址与其中的组发生冲突，则将冲突的组和交易合并成一个组，并将所有交易按照区块链上的顺序排序。
5.一种实施权利要求1所述区块链上交易的并行执行方法的区块链上交易的并行执行控制系统。
6.一种终端，其特征在于，所述终端搭载实现权利要求1～3任意一项所述区块链上交易的并行执行方法的控制器。
7.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4任意一项所述的区块链上交易的并行执行方法。
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