CN111274318B - 一种区块链状态数据的存储、回滚方法、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种区块链状态数据的存储、回滚方法、设备和存储介质，该方法设置检查点的区块高度，及检查区间包括：将第一区块的第一状态数据写入第一预写日志中，第一预写日志与第一区块唯一对应；将第一预写日志存储在临时数据库中；判断第一区块的第一区块高度是否为设置的第一稳定检查点，若是，则遍历临时数据库，将内容持久化到底层数据库中，同时删除临时数据库中的第一检查区间的预写日志。本发明将稳定检查点前的状态数据持久化到磁盘数据库中，保证存储到磁盘的状态数据是通过共识后的，大大提高状态数据的正确性，并在回滚的时候可以不用通过删除磁盘重新计算日志的方式生成新的状态数据，大大提高了回滚的效率。

Description

一种区块链状态数据的存储、回滚方法、设备和存储介质

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，具体涉及一种区块链状态数据的存储、回滚方法、设备和存储介质。

背景技术

在区块链账户模型中(Account Model)，数据可以分为区块链数据与账户数据，前者包括区块、交易、回执等数据，后者指的是区块链中账户的状态信息。节点在接收到一个区块后，在原有的的状态基础上依次执行区块中的交易，并且不断的更新账户状态，直到这批交易执行结束，从而使得区块链的状态实现了变迁。在这里，区块链状态指的是区块链上所有账户状态的集合，该状态集统称为世界状态，该部分数据称为账户数据，又称为状态数据。

在传统的区块链系统中，交易的执行过程会产生大量状态数据(如账户地址、账户余额、合约状态等)，这些数据在产生后会直接写入区块链底层数据库，效率较低，而当发生了回滚事件(如发生分叉、区块根哈希不一致等)时，必须要通过重做日志(Journal)的方式来进行世界状态的回滚，在回滚的区块数目较大时，需要重做的日志数目也会非常庞大，这种方式的效率非常低。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种高效的区块链状态数据的存储、回滚方法、设备和存储介质。

第一方面，本发明提供一种区块链状态数据的存储方法，该方法设置检查点的区块高度，及检查区间包括：

将第一区块的第一状态数据写入第一预写日志中，第一预写日志与第一区块唯一对应；将第一预写日志存储在临时数据库中；

判断第一区块的第一区块高度是否为设置的第一稳定检查点，若是，则遍历临时数据库，将内容持久化到底层数据库中，同时删除临时数据库中的第一检查区间的预写日志；

其中，所述检查点为进行状态数据共识判断的区块高度，稳定检查点为共识通过的检查点，设定检查区间为设定区块高度区间。

进一步，第一预写日志通过第一区块的区块高度命名，以保证与第一区块唯一对应。

进一步，若是，则遍历临时数据库，将内容存储在底层数据库中包括：

判断状态数据是否具备合法性，是，则遍历所述临时数据库，将临时数据库中状态数据存储在底层数据库中。

进一步，内容持久化到底层数据库中为异步进行。

第二方面，一种区块链状态数据的回滚方法，该方法的状态数据存储时按照上述存储方法存储，包括：

判断第一区块的区块高度是否为设置的检查点：是，则验证第一区块的状态数据是否共识成功：否，则依次判断第一检查区间的各区块的状态是否共识成功，并将区块回滚到共识成功的第二区块，同时删除临时数据库；

将第一检查区间中共识成功的各第二区块对应的各第二预写日志重新写入临时数据库，并执行后生成第二区块的状态。

进一步，若第二区块为稳定检查点，则第二区块高度之前的区块不能再被回滚；其中所述稳定检查点为共识通过的检查点，所述第二区块高度小于所述第一区块高度。

进一步，方法还包括：

判断待回滚的区块的第三区块高度是否大于第二区块高度小于第一区块高度，若否，则执行回滚操作。

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区块链状态数据的存储、回滚方法。

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区块链状态数据的存储、回滚方法。

本发明诸多实施例提供的区块链状态数据的存储、回滚方法、设备和存储介质通过设定检查点和预写日志，将稳定检查点前的状态数据持久化到磁盘数据库中，保证存储到磁盘的状态数据是通过共识后的，大大提高状态数据的正确性，并在回滚的时候可以不用通过journal重做状态数据生成新的状态数据，大大提高了回滚的效率。

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区块链状态数据的存储方法的流程图。

图2为图1所示方法的一种优选实施方式的场景示意图。

图3为本发明一实施例提供的一种区块链状态数据的回滚方法的流程图。

图4为图3所示方法的一种优选实施方式的场景示意图。

图5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区块链状态数据的存储方法的流程图。

如图1所示，在本实施例中，本发明提供一种区块链状态数据的存储方法，该方法设置检查点的区块高度，及检查区间包括：

S11、将第一区块的第一状态数据写入第一预写日志中，第一预写日志与第一区块唯一对应；将第一预写日志存储在临时数据库中；

S12、判断第一区块的第一区块高度是否为设置的第一稳定检查点，若是，则遍历临时数据库，将内容持久化到底层数据库中，同时删除临时数据库中的第一检查区间的预写日志；

其中，所述检查点为进行状态数据共识判断的区块高度，稳定检查点为共识通过的检查点，设定检查区间为设定区块高度区间。

具体地，以图2所示场景为例，设置每隔2个区块高度设置一个检查点，即区块高度为3，6，9，12，……设置为检查点。将第一区块F的状态数据写入预写日志6-WAL中，其中预写日志6-WAL与第一区块唯一对应，并将第一区块F的状态数据写入临时数据库DATA1中，接下来判断第一区块F的区块高度6是否为设置的检查点高度：

是，则判断第一区块F的状态数据是否共识成功：

成功，则说明第一区块F为稳定检查点，将第一区块F所对应状态数据DATA1持久化到底层数据库中，并删除预写日志4-WAL，5-WAL及临时数据库(此时，区块A-C所对应的临时数据库DATA0和预写日志已经被删除，如虚线所示)，其中临时数据库为内存数据库。如果不成功，则说明共识失败，开始进行回滚。那么将依次判断区块E和区块D的状态数据是否共识成功，并将共识成功的区块所对应的预写日志重新写入临时数据库，执行后生成最新的状态数据。

更多地，若第一区块为G，G所在的区块高度不在设置的检查点高度上，那么这时，将不对G的状态数据进行共识，只将状态数据写入临时数据库DATA2，由于G点不是检查点，更不是稳定检查点，所以这时候也不会将临时数据库持久化，将开始下一个区块的执行，执行过程与上述方法一致，此处不再赘述。

当执行回滚操作时，临时数据库接受用户传入的区块号作为参数，首先对该区块号进行合法性检查，如果检查未通过，则向用户返回错误信息，如果检查通过，则依次对临时数据库、预写日志进行回滚。

在更多实施例中，预写日志与区块唯一对应除了可以通过上述区块高度来确定，还可以是区块哈希等方式，还可以是设定命名规则或映射关系，与区块唯一对应即可，并不受上述实施例的限制。

进一步优选地，步骤S12中遍历临时数据库，将内容存储在底层数据库中包括：

判断状态数据是否具备合法性，是，则遍历所述临时数据库，将临时数据库中状态数据存储在底层数据库中。其中所述地合法性不仅可以包括状态数据对应的第一预写日志是否与该区块高度对应，还可以包括待存入的状态数据与共识成功的状态数据是否一致等。

进一步优选地，上述实施例中所说的将数据持久化到底层数据库中为异步进行，不会影响正常的读写效率。

上述方法中通过设定检查点和检查区间，在检查点的区块高度检查是否共识成功，成功则才能写入底层数据库，从而确保了底层数据库中的状态数据都是正确的，避免了从底层数据库读写并回滚状态数据，大大提高了工作的效率。

图3为本发明一实施例提供的一种区块链状态数据的回滚方法的流程图。如图3所示，在本实施例中，公开了一种区块链状态数据的回滚方法，该方法的状态数据存储时按照图1所述的存储方法存储，包括：

S21、判断第一区块的区块高度是否为设置的检查点：是，则验证第一区块的状态数据是否共识成功：否，则依次判断第一检查区间的各区块的状态是否共识成功，并将区块回滚到共识成功的第二区块，同时删除临时数据库；

S22、将第一检查区间中共识成功的各第二区块对应的各第二预写日志重新写入临时数据库，并执行后生成第二区块的状态。

具体地，以图4所示为例，同样设置每隔2个区块高度设置一个检查点，即区块高度为3，6，9，12，……设置为检查点。将第一区块F的状态数据DATA1写入预写日志6-WAL中，其中预写日志6-WAL与第一区块唯一对应，并将6-WAL存在临时数据库中，接下来判断第一区块F的区块高度6是否为设置的检查点高度：是，则继续判断第一区块F的状态数据是否共识成功，若未成功，则将发生回滚，假如应该回滚到区块E，那么将临时数据库中的DATA1删除，然而预写日志中还存储着区块D和区块E的预写日志4-WAL，5-WAL，则重新将预写日志4-WAL，5-WAL重新写入临时数据库，并执行后生成E的状态数据。

以转账为例：假设张三在区块D有0元钱，在区块E有10元钱，在区块F有100元钱，那么首先状态数据写入数据库的时候，会依次写入三个预写日志(4-WAL,5-WAL,6-WAL)，第一个预写日志中的内容为：张三有0元钱，第二个预写日志中的内容为：张三有10元钱，第三个预写日志中的内容为：张三有100元钱，在写完预写日志之后，这三个区块的状态数据会被写入临时内存数据库，假设现在要回滚到区块E，那么首先需要删除这个临时数据库，然后将前两个WAL(4-WAL,5-WAL)重新写回数据库，即依次执行：张三余额＝0，张三余额＝10，从而恢复到了区块E的状态。

上述实施例所示的回滚方法通过删除对应指针的方式删除临时数据库，重新执行预写日志的方式，避免了传统回滚方法中重新执行数量未知的日志(journal)，大大提高了回滚的效率。

更多地，上述所示方法中若第二区块为稳定检查点，即如图4中所示的区块C，这时区块A,B,C的状态数据已经持久化到底层数据库中，则区块C不再被回滚。

更多地，上述方法还包括：判断待回滚的区块的第三区块高度是否位于第二区块高度和第一区块高度之间，若是，则执行回滚操作。

具体地，在进行回滚操作时，在判断区块C未通过共识后还需要判断待回滚的节点是否在上一个稳定检查点，即区块C和最新稳定节点(即区块F)之间，是，则对区块C执行回滚操作。

图5为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。

如图5所示，作为另一方面，本申请还提供了一种设备500，包括一个或多个中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM503中，还存储有设备500操作所需的各种程序和数据。CPU501、ROM502以及RAM503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506；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507；包括硬盘等的存储部分508；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509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511，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510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508。

特别地，根据本公开的实施例，上述任一实施例描述的区块链状态数据的存储、回滚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区块链状态数据的存储、回滚方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511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区块链状态数据的存储、回滚方法。

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)

1.一种区块链状态数据的存储方法，其特征在于，设置检查点及检查区间包括：

将第一区块的第一状态数据写入第一预写日志中，所述第一预写日志与第一区块唯一对应；将第一预写日志存储在临时数据库中；

判断所述第一区块的第一区块高度是否为第一稳定检查点，若是，则遍历所述临时数据库，将内容持久化到底层数据库中，同时删除临时数据库中的第一检查区间的预写日志；

其中，所述检查点为进行状态数据共识判断的区块高度，稳定检查点为共识通过的检查点，设定检查区间为设定区块高度区间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预写日志通过第一区块的区块高度命名，以保证与第一区块唯一对应。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述若是，则遍历所述临时数据库，将内容存储在底层数据库中包括：

判断状态数据是否具备合法性，是，则遍历所述临时数据库，将临时数据库中状态数据存储在底层数据库中。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述内容持久化到底层数据库中为异步进行。

5.一种区块链状态数据的回滚方法，其特征在于，所述方法的状态数据存储时按照权利要求1所述的存储方法存储，包括：

判断第一区块的区块高度是否为设置的检查点：是，则验证所述第一区块的状态数据是否共识成功：否，则依次判断第一检查区间的各区块的状态是否共识成功，并将区块回滚到共识成功的第二区块，同时删除临时数据库；

将第一检查区间中共识成功的各第二区块对应的各第二预写日志重新写入临时数据库，并执行后生成所述第二区块的状态。

6.根据权利要求5所述的回滚方法，其特征在于，若第二区块为稳定检查点，则第二区块高度之前的区块不能再被回滚；其中所述稳定检查点为共识通过的检查点，所述第二区块高度小于所述第一区块高度。

7.根据权利要求5所述的回滚方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断待回滚的区块的第三区块高度是否位于第二区块高度和第一区块高度之间，若是，则执行回滚操作。

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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