CN110336853A - 一种大数据量的区块链水平扩展解决方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大数据量的区块链水平扩展解决方法。本发明通过在服务器上部署多条互补关联的区块链，部署好多条区块链后，其数据采用如下的方法进行上链，用各条链的客户端SDK证书初始化一个连接池，连接池里存放到各条链id以及对应的连接。当接收到业务数据时，生成数据摘要，开始上链。根据负载均衡算法，计算出目标链的id。从连接池里获取相应的连接，用该连接调用对应链上的合约。调用成功后保存相关的数据。在上述技术方案的基础上，本申请能够采用多链部署解决区块链底层存储的水平扩展问题，并同时解决由于系统故障导致整个区块链不可用的问题。

Description

一种大数据量的区块链水平扩展解决方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种大数据量的区块链水平扩展解决方法。

背景技术

区块链是一种采用分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等所构成的计算机技术的新型应用模式，该模式下的区块链本质上是一种去中心化的数据库，一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法；网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。

1.去中心化。由于使用分布式核算和存储，体系不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。

2.开放性。系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。

3.自治性。区块链采用基于协商一致的规范和协议(比如一套公开透明的算法)使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。

4.信息不可篡改。一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51％的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。

5.匿名性。由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的(区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效)，因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方对自己产生信任，对信用的累积非常有帮助。

随着移动互联网技术的发展，在使用区块链进行电子数据保存时，使用一条链保存所有数据。而当业务系统处于高并发大数据量时，区块链系统的吞吐率将不能满足这种要求，且当数据量无限增大时，单链部署也将面临磁盘上限的问题。

因此，在长期的研发当中，发明人对大数据量的区块量水平扩展进行了大量的研究，提出了一种对大数据量的区块链水平扩展解决方法，以解决上述技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大数据量的区块链水平扩展解决方法，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

根据本发明的具体实施方式，第一方面，一种大数据量的区块链水平扩展解决方法，包括：

S1、在多台服务器上根据业务需要部署多条区块链；

S2、对业务进行初始化操作；

S3、系统接收到业务数据是，根据需要生成数据的摘要，然后开始上链；

S4、根据负载算法的结果，得到区块链ID，根据该ID获取对应的连接，然后使用该连接调用区块链上的合约，保存数据；

S5、获取区块链连接时需要根据存储的区块链ID获取正确的连接，保证区块链上数据能够被正确的查询到。

根据本发明的具体实施方式，第二方面，所述步骤S1中各条区块链部署于不同的机房，以保证这个系统的可用性。

根据本发明的具体实施方式，第三方面，在不同的机房部署好区块链后，需要保存好各条区块链对应的元数据。

根据本发明的具体实施方式，第四方面，所述元数据包括服务器 IP、证书信息。

根据本发明的具体实施方式，第五方面，所述业务进行初始化操作根据区块链元数据初始化出一个连接池，连接池内保存区块链ID以及区块链对应的连接。

根据本发明的具体实施方式，第六方面，所述系统接收到业务数据是，根据需要生成数据的摘要，然后开始上链，数据根据负载均衡算法决定上链的区块链。

根据本发明的具体实施方式，第七方面，所述负载均衡算法包括轮询、随机、hash算法、最小连接数中的一种。

根据本发明的具体实施方式，第八方面，所述根据负载算法的结果，得到区块链ID，根据该区块链ID获取相应的连接，根据该连接调用区块链上的合约并保存数据。

根据本发明的具体实施方式，第九方面，所述根据该连接调用区块链上的合约并保存数据成功后，将区块链上的ID，链上地址，数据信息保存到本地数据库，以便后续使用。

根据本发明的具体实施方式，第十方面，所述链接元数据包括区块链ID、服务器节点IP、SDK证书中的一种或多种。

根据本发明的具体实施方式，第十一方面，本发明提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，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实现如上任一项所述的对文档中的内容进行编辑的方法。

根据本发明的具体实施方式，第十二方面，本发明提供一种非易失性存储器，该存储器上存储有上述大数据量的区块链水平扩展解决方法。

本发明实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

1.多链部署，各条链分担写请求，降低写请求对区块链的负载。

2.系统可水平扩展，理论上不存在存储上限。

3.当一条链出现问题时，不会影响其它链的正常工作。可将对业务系统的影响降到最低。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的方法流程图；

图2示出了根据本发明的实施例的电子设备连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

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商品或者装置不仅包括那些要素，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商品或者装置所固有的要素。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商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

一种大数据量的区块链水平扩展解决方法，其中该方法包括如下步骤：

首先在服务器上部署多条互不关联的区块链。部署好多链以后，数据上链的过程如下。

S1、用各条链的客户端SDK证书初始化一个连接池，连接池里存放到各条链id以及对应的连接。

S2、当接收到业务数据时，生成数据摘要，开始上链。

S3、根据负载均衡算法，计算出目标链的id。

S4、从连接池里获取相应的连接，用该连接调用对应链上的合约。

S5、调用成功后保存相关的数据。。

实施例2

一种大数据量的区块链水平扩展解决方法，其中该方法包括如下步骤：

首先，在多台服务器上根据业务需要部署多条区块链。各条链部署在不同的机房，以保证整个系统的可用性。部署好以后，需要管理好各条链对应的元数据，比如服务器IP，证书等信息。

接下来业务进行初始化操作，业务系统根据链元数据(链ID，服务器节点IP，SDK证书等)初始化出一个连接池。连接池里保存了链 ID以及该链对应的连接。

系统接收到业务数据时，根据需要生成数据的摘要，然后开始上链。而具体将数据发送到哪条链上，则由负载均衡算法来决定。系统提供了常用的负载均衡算法供业务方配置使用。系统实现的常见的负载均衡算法有轮询、随机、Hash算法，最小连接数等。

根据负载算法的结果，得到链ID，根据该ID获取相应的连接。然后使用该连接调用链上的合约，保存数据。保存成功以后，将链ID，链上地址，数据信息等保存到本地数据库，以便后续的验证流程使用。

多链验证过程与普通验证过程类似，只是获取区块链连接时需要根据存储的链ID获取正确的连接，才能保证链上数据能正确地被查询到。

实施例3

如图2所示，本实施例提供一种电子设备，该设备用于大数据量的区块链水平扩展解决方法，所述电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：完成区块链的部署和对区块链上对应的元数据进行获取与保存，包括区块链ID、服务器节点IP、SDK证书等，并且能够使得业务系统根据上述的元数据信息初始化一个连接池，辅助与调用负载均衡算法来决定上链的ID，并将上述的信息保存到本地数据库以便完成后续的验证工作。

实施例4

本公开实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的大数据量的区块链水平扩展解决方法。

下面参考图2，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备400 的结构示意图。本公开实施例中的终端设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD (平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图2示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图2所示，电子设备400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的程序或者从存储装置408加载到随机访问存储器(RAM)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还存储有电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。

通常，以下装置可以连接至I/O接口405：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置 406；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置 407；包括例如磁带、硬盘等的存储装置408；以及通信装置409。通信装置409可以允许电子设备400与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图2示出了具有各种装置的电子设备400，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程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，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置409从网络上被下载和安装，或者从存储装置408被安装，或者从ROM 402被安装。在该计算机程序被处理装置401执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器 (ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括所述至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，所述节点评价设备从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收所述节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。

或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、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，这依所涉及的功能而定。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，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

在上述电子设备原理性的描述情况下，本申请所属的技术领域的技术人员能够根据图1中所示的流程图对应编码出可执行的脚本、指令、指令集或可执行的程序来实现流程过程的自动化及在电子设备下的执行程序。本申请所述的方法可以通过将代码、指令、指令集、可执行程序等存放到一个非易失性的存储器上，并且该存储器能够被所述的电子设备进行读取，在一定程度下，依照该存储器自身属性其能够实现一定的读写功能。电子设备通过读取位于存储器上的可执行主体，并且根据该主体上所列出的操作逻辑、步骤来实现对区块链的数据上链进行操作，并且在操作过程中能够对其获得的不同数据进行存储，该存储可采用暂时存储或者永久存储。暂时存储和永久存储的选择依照数据类型的不同，例如操作过程中产生的中间数据、操作缓存等可以存放到RAM中，而上链的ID、链上地址、数据信息等重要信息则需要保存在电子设备本体的本地数据库上，或者由不同电子设备构成的本地服务器组上，以完成后续的验证流程等操作。

在硬件层面，该电子设备必然包括处理器，可选的，该处理器可选的包括内部总线、网络接口、存储器中的一个或多个，而存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(RAM)，也可能还包括非易失性存储器，例如至少磁盘存储器等。当然，硬件为可选的硬件组合，其并不能够视为是对本申请所述的电子设备的限定。

处理器、网路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总线(ISA总线)、PCI(外设部件互联标准)总线，或EISA(扩展工业标准结构)总线，所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为了便于展示，本申请以箭头或双向箭头来表示一根或者一种类型的总线。

本发明中的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品，因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的情况。而且本方面可采用一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序实施的产品形式。

Claims (10)

1.一种大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，包括：

S1、在多台服务器上根据业务需要部署多条区块链；

S2、对业务进行初始化操作；

S3、系统接收到业务数据是，根据需要生成数据的摘要，然后开始上链；

S4、根据负载算法的结果，得到区块链ID，根据该ID获取对应的连接，然后使用该连接调用区块链上的合约，保存数据；

S5、获取区块链连接时需要根据存储的区块链ID获取正确的连接，保证区块链上数据能够被正确的查询到。

2.根据权利要求1所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述步骤S1中各条区块链部署于不同的机房，以保证这个系统的可用性。

3.根据权利要求2所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，在不同的机房部署好区块链后，需要保存好各条区块链对应的元数据。

4.根据权利要求3所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述元数据包括服务器IP、证书信息。

5.根据权利要求1所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述业务进行初始化操作根据区块链元数据初始化出一个连接池，连接池内保存区块链ID以及区块链对应的连接。

6.根据权利要求5所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述系统接收到业务数据是，根据需要生成数据的摘要，然后开始上链，数据根据负载均衡算法决定上链的区块链。

7.根据权利要求6所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述负载均衡算法包括轮询、随机、hash算法、最小连接数中的一种。

8.根据权利要求1所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述根据负载算法的结果，得到区块链ID，根据该区块链ID获取相应的连接，根据该连接调用区块链上的合约并保存数据。

9.根据权利要求8所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述根据该连接调用区块链上的合约并保存数据成功后，将区块链上的ID，链上地址，数据信息保存到本地数据库，以便后续使用。

10.根据权利要求9所述的大数据量的区块链水平扩展解决方法，其特征在于，所述链接元数据包括区块链ID、服务器节点IP、SDK证书中的一种或多种。