CN110442579A - 一种状态树数据存储方法、同步方法及设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种状态树数据存储方法、同步方法及设备和存储介质，包括：在内存中缓存并实时更新状态树数据；在若干预指定的第一区块高度将内存中的第一区块高度的状态树数据存储到本地数据库，并更新本地数据库中最新状态树数据的索引和区块高度。本发明通过将状态树数据存储在内存中，并在达到若干设定的特定区块高度时，将各特定区块高度的状态树数据存储在本地数据库中，无需从状态树数据库中查找状态树数据，大大提高了同步速度，并且避免了在查找过程中消耗过多的IO资源。

Description

一种状态树数据存储方法、同步方法及设备和存储介质

技术领域

本申请涉及信息存储技术领域，具体涉及区块链的一种状态树数据存储方法、同步方法及设备和存储介质。

背景技术

当前区块链系统中，通常会利用默克尔树，默克尔平衡二叉树等对区块链的状态树数据(如账户余额等)进行存储，而在区块同步时，通常是由请求节点将对端节点的各区块中的交易执行后生成状态数据，这种方案同步数据比较缓慢。《CN109542979》、《CN108243253》以及以太坊快速同步可以实现从某一高度获取状态树数据，虽然对同步速度有了一定的改善，但是这些会给被请求节点带来较大的压力，如从对端节点获取默克尔树节点的时候，也会从数据库中查找，需要消耗较多的IO资源，而且也不能快速的查找某一区块高度的状态树数据。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种高效、快速的一种状态树数据存储方法、同步方法及设备和存储介质。

第一方面，本发明提供一种状态树数据存储方法，包括：

在内存中缓存并实时更新状态树数据；

在若干预指定的第一区块高度将内存中的第一区块高度的状态树数据存储到本地数据库，并更新本地数据库中最新状态树数据的索引和区块高度；

其中，索引和区块高度用于查找当前节点的本地数据库中的区块高度的状态树数据，以供第二节点获取当前节点的本地数据库中的最新状态树数据，并在若干区块链节点中选取目标节点以进行状态树数据的同步。

进一步，选取目标节点后还包括：

判断目标节点的同步高度的第一状态哈希与区块链上同步高度的区块的第二状态哈希是否一致以确定目标节点是否为可信任节点。

进一步，第一同步高度不大于当前高度和回滚高度的差值。

进一步，上述方法还包括：

判断当前节点的本地数据库中的最高区块高度的前面若干区块高度的区块状态树数据是否正在被其他区块链节点同步：

否，则删除一个区块高度的区块状态树数据。

进一步，上述在内存中缓存并实时更新状态树数据包括：

将执行第一区块所需存储的各节点分别存入相应的第一区块高度的第一缓存队列、所需删除的各节点分别存入第一区块高度的第二缓存队列；

从当前内存所缓存的状态树数据中删除第二缓存队列的各节点；

在当前内存所缓存的状态树数据中增加第一缓存队列的各节点。

第二方面，本发明提供一种状态树数据同步方法，所同步的状态树数据由被请求节点根据上述的存储方法存储，上述方法包括：

向若干节点分别发送同步请求信息以分别获取各被请求节点在本地数据库中存储的最高区块高度；

根据各最高区块高度生成各第一同步高度，并在各第一同步高度中选择最高区块高度确定为同步高度，根据同步高度确定目标节点；其中，第一同步高度由由最高区块高度和回滚高度生成；

向目标节点同步状态树数据，并将状态树数据存储到本节点的内存中。

进一步，上述根据第一同步高度确定目标节点后还包括：

判断目标节点的同步高度的第一状态哈希与区块链上同步高度的区块的第二状态哈希是否一致以确定目标节点是否为可信任节点。

进一步，第一同步高度不大于当前高度和回滚高度的差值。

第三方面，本发明提供另一种状态树数据同步方法，所同步的状态树数据由被请求节点根据上述所述的存储方法存储，该方法适用于被请求节点，该方法包括：

根据请求节点发送的同步请求信息返回本节点在本地数据库中存储的最高区块高度，以供请求节点根据各最高区块高度生成各第一同步高度，并在各第一同步高度中选择最高区块高度确定为同步高度，根据同步高度确定目标节点后向目标节点同步状态树数据，并将状态树数据存储到本节点的内存中；其中，第一同步高度由由最高区块高度和回滚高度生成。

进一步优选地，上述方法还包括：

判断本地数据库中的最高区块高度的前面若干区块高度的区块状态树数据是否正在被其他区块链节点同步：

否，则删除一个区块高度的区块状态树数据。

第四方面，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方法、同步方法。

第五方面，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方法、同步方法。

本发明诸多实施例提供的状态树数据存储方法、同步方法及设备和存储介质通过将状态树数据存储在内存中，并在达到若干设定的特定区块高度时，将各特定区块高度的状态树数据存储在本地数据库中，该存储方法使区块链节点在同步区块的状态树数据时可以通过设定的区块高度获取对应的状态树数据，无需从状态数据库中查找状态树数据，大大提高了同步速度，并且避免了在查找过程中消耗过多的IO资源。

本发明诸多实施例提供的一些实施例提供的状态树数据存储方法、同步方法及设备和存储介质通过向被请求节点的状态树数据库中获取其本地数据库存储的最高特定区块高度的状态树数据，快速高效的完成状态树数据的同步过程，无需从状态数据库中查找状态树数据，大大提高了查找效率和同步效率。

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状态树数据存储方法的流程图。

图2为图1所示方法的一种优选方式的流程图。

图3为图1所示方法的一优选实施方式更新状态树数据的场景图。

图4为本发明一实施例提供一种状态树数据同步方法的流程图。

图5为图4所示方法一优选实施方式的流程图。

图6为本发明一实施例提供的另一种状态树数据同步方法的流程图。

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状态树数据存储方法的流程图。如图1所示，在本实施例中，本发明提供一种状态树数据存储方法，包括：

S11、在内存中缓存并实时更新状态树数据；

S12、在若干预指定的第一区块高度将内存中的第一区块高度的状态树数据存储到本地数据库，并更新本地数据库中最新状态树数据的索引和区块高度；

其中，索引和区块高度用于查找当前节点的本地数据库中的区块高度的状态树数据，以供第二节点获取当前节点的本地数据库中的最新状态树数据，并在若干区块链节点中选取目标节点以进行状态树数据的同步。

具体地，当区块链节点在插入某一状态树数据以更新状态树时，将该数据同时存储在内存缓存中，以更新内存中缓存的状态树数据，当达到预指定的第一区块高度时，将该第一区块高度的状态树数据存储到本地数据库中，同时在存储该指定的第一区块高度的状态树数据时，同时更新该状态树数据的索引和该区块高度，这样，在后续查找工作中，可以快速的通过索引和区块高度找到对应的状态树数据，并完成后续的状态树数据同步工作。其中索引可以是状态树数据的名称，还可以是状态树数据的类型等等。更多的，步骤S12中将第一区块高度的状态树数据存储到本地数据库中可以是将状态树数据与区块的数据(如交易数据，区块头)分开独立存储在本地数据库中，还可以是在存储时配置特定的索引存储到本地数据库中，都能实现快速的获取完整的状态树数据。

上述实施例通过在插入状态树数据时，同时将该状态树数据存储到内存中缓存，并在特定的区块高度(如h1，h2，h3等)时，将该特定区块高度的状态树数据存储到本地数据库中，一方面能快速的将某一特定区块高度的状态树数据存储到本地数据库中方便其他节点进行读取查找，另一方面能提高其他节点同步状态树数据的效率。

进一步优选地，选取目标节点后，判断目标节点的同步高度H 的第一状态哈希与区块链上同步高度H的区块的第二状态哈希是否一致以确定目标节点是否为可信任节点。

具体地，在确定同步高度H后，获取区块链上该同步高度H 的状态哈希值hash1，从若干区块链节点中选定目标节点后，获取目标节点的该同步高度的状态哈希值hash2，若hash2＝hash1，则确定该目标节点为可信任节点(因为最长的区块链上的数据都是经过共识的，是可信任的正确的数据)，继而可以继续以该目标节点的状态树数据作为同步对象。其中，同步高度H不大于当前高度和回滚高度的差值，即H<当前高度-回滚高度，从而确保数据的安全性和准确性。

图2为图1所示方法的一种优选方式的流程图。

如图2所示，在本实施例中，步骤S11包括：

S101、将执行第一区块所需存储的各节点分别存入相应的第一区块高度的第一缓存队列、所需删除的各节点分别存入第一区块高度的第二缓存队列；

S102、从当前内存所缓存的状态树数据中删除第二缓存队列的各节点；

S103、在当前内存所缓存的状态树数据中增加第一缓存队列的各节点。

具体地，如图3所示场景为例，执行第100区块高度的区块中的交易后产生的各状态树数据(如 abc:1,hash01,hash0112,roothash1,abc:0,hash00,hash0012,roothash0,)，在存储状态树的同时，将状态树各节点 abc:1,hash01,hash0112,roothash1存入内存中的第一缓存队列 updateNode中，而对于abc:0,hash00,hash0012,roothash0这类替换的节点，则存储第二缓存队列obsoleteNode中。在当前内存缓存的状态树数据中，即第99区块在内存缓存的状态树数据库中，将 abc:0,hash00,hash0012,roothash0这类节点从obsoleteNode中删除，在updateNode中增加abc:1,hash01,hash0112,roothash1这类节点以更新状态树数据。

图4为本发明一实施例提供一种状态树数据同步方法的流程图，如图4所示，在本实施例中，一种状态树数据同步方法，所同步的状态树数据由被请求节点根据上述的存储方法存储，上述方法适用于请求节点，上述方法包括：

S21、向若干节点分别发送同步请求信息以分别获取各被请求节点在本地数据库中存储的最高区块高度；

S22、根据各最高区块高度生成各第一同步高度，并在各第一同步高度中选择最高区块高度确定为同步高度，根据同步高度确定目标节点；其中，第一同步高度由由最高区块高度和回滚高度生成；

S23、向目标节点同步状态树数据，并将状态树数据存储到本节点的内存中。

具体地，假设新节点A欲同步区块状态树数据，则向若干被请求节点(a,b,c,d)发送同步请求信息，该同步请求信息中可以包括想获取被请求节点内存中存储的状态树数据的最高区块高度(a 节点中存储的最高区块高度为height1，b节点存储的最高区块高度为height2，c节点存储的最高区块高度为height3，d节点存储的最高区块高度为height4)，根据各最高区块高度生成第一同步高度heightALL1，heightALL2，heightALL3，heightALL4，在上述各第一同步高度中选择最高的区块高度确定为同步高度，即 heightALL＝max{heightALL1,heightALL2,heightALL3,heightALL4} ，从而确定其对应的被请求节点为目标节点，继而向该目标节点同步状态树数据，同时将该状态树数据按照图1所述的方法存储在内存中以供其他节点以该节点为被请求节点同步状态树数据。

进一步，上面所描述的根据最高区块高度生成第一同步高度中，该第一同步高度不大于区块链当前高度与设定的回滚高度的差值。

图5为图4所示方法一优选实施方式的流程图。

如图5所示，进一步优选地，上述根据第一同步高度确定目标节点后还包括：

S24、判断目标节点的同步高度的第一状态哈希与区块链上同步高度的区块的第二状态哈希是否一致以确定目标节点是否为可信任节点。

具体地，确定目标节点以后，对比目标节点在同步高度 heightALL的区块状态哈希与区块链上该同步高度的区块状态哈希是否一致，是，则证明该目标节点是可信任节点，可以向该目标节点同步状态树数据，如果不一致，则该目标节点可能是恶意节点，放弃该目标节点，可以重新在剩余的被请求节点中选择目标节点，并继续执行上述对比判断操作。

图6为本发明一实施例提供的另一种状态树数据同步方法的流程图。

如图6所示，在本实施例中，一种状态树数据同步方法，所同步的状态树数据由被请求节点根据图1所示的存储方法存储，该方法适用于被请求节点，该方法包括：

S31、根据请求节点发送的同步请求信息返回本节点在本地数据库中存储的最高区块高度，以供请求节点根据各最高区块高度生成各第一同步高度，并在各第一同步高度中选择最高区块高度确定为同步高度，根据同步高度确定目标节点后向目标节点同步状态树数据，并将状态树数据存储到本节点的内存中；其中，第一同步高度由由最高区块高度和回滚高度生成。

具体地，图6所示方法的执行原理与图4所示方法的执行原理一直，此处不再赘述。

进一步优选地，上述方法还包括：

S32、判断本地数据库中的最高区块高度的前面若干区块高度的区块状态树数据是否正在被其他区块链节点同步：

否，则删除一个区块高度的区块状态树数据。

具体地，被请求节点在本地数据库存储了若干特定的区块高度的状态树节点，可以定时的判断本地数据库中最高的区块高度的前面若干区块高度的状态树数据是否正在被请求节点同步，如果正在同步，则暂不处理这些状态树数据，如果没有，则将这些数据删除，如某一节点本地区块链存储了区块高度分别为 50,100,150,200的状态树数据，则判断高度为200的前面一个或前面几个区块高度的状态树数据是否正在被同步，如果没有则将前面一个或前面几个区块高度的状态树数据删除。

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状态树数据存储方法、同步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状态树数据存储方法、同步方法的程序代码。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状态树数据存储方法、同步方法。

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 (12)

1.一种状态树数据存储方法，其特征在于，包括：

在内存中缓存并实时更新状态树数据；

在若干预指定的第一区块高度将内存中的所述第一区块高度的状态树数据存储到本地数据库，并更新所述本地数据库中最新状态树数据的索引和区块高度；

其中，所述索引和所述区块高度用于查找当前节点的本地数据库中的所述区块高度的状态树数据，以供第二节点获取当前节点的本地数据库中的最新状态树数据，并在若干区块链节点中选取目标节点以进行状态树数据的同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取目标节点后还包括：

判断所述目标节点的同步高度的第一状态哈希与区块链上所述同步高度的区块的第二状态哈希是否一致以确定所述目标节点是否为可信任节点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一同步高度不大于当前高度和回滚高度的差值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断当前节点的本地数据库中的最高区块高度的上一个区块高度的区块状态树数据是否正在被其他区块链节点同步：

否，则删除一个区块高度的区块状态树数据。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述在内存中缓存并实时更新状态树数据包括：

将执行第一区块所需存储的各节点分别存入相应的第一区块高度的第一缓存队列、所需删除的各节点分别存入所述第一区块高度的第二缓存队列；

从当前内存所缓存的状态树数据中删除所述第二缓存队列的各节点；

在当前内存所缓存的状态树数据中增加所述第一缓存队列的各节点。

6.一种状态树数据同步方法，所同步的状态树数据由被请求节点根据权利要求1-4所述的存储方法存储，所述方法适用于请求节点，其特征在于，所述方法包括：

向若干节点分别发送同步请求信息以分别获取各所述被请求节点在本地数据库中存储的最高区块高度；

根据各最高区块高度生成各第一同步高度，并在各第一同步高度中选择最高区块高度确定为同步高度，根据所述同步高度确定目标节点；其中，所述第一同步高度由所述由最高区块高度和回滚高度生成；

向所述目标节点同步状态树数据，并将所述状态树数据存储到本节点的内存中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据第一同步高度确定目标节点后还包括：

判断所述目标节点的同步高度的第一状态哈希与区块链上所述同步高度的区块的第二状态哈希是否一致以确定所述目标节点是否为可信任节点。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第一同步高度不大于当前高度和回滚高度的差值。

9.一种状态树数据同步方法，所同步的状态树数据由被请求节点根据权利要求1-5所述的存储方法存储，所述方法适用于被请求节点，其特征在于，所述方法包括：

根据请求节点发送的同步请求信息返回本节点在本地数据库中存储的最高区块高度，以供所述请求节点根据各最高区块高度生成各第一同步高度，并在各第一同步高度中选择最高区块高度确定为同步高度，根据所述同步高度确定目标节点后向所述目标节点同步状态数据，并将所述状态数据存储到本节点的内存中；其中，所述第一同步高度由所述由最高区块高度和回滚高度生成；

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

判断本地数据库中的最高区块高度的上一个区块高度的区块状态树数据是否正在被其他区块链节点同步：

否，则删除一个区块高度的区块状态树数据。

11.一种设备，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1-10中任一项所述的方法。

12.一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1-10中任一项所述的方法。