CN113743950B - 在区块链系统中执行交易的方法、节点和区块链系统 - Google Patents

Abstract

本说明书提供一种在区块链系统中执行交易的方法、区块链节点和区块链系统。该区块链系统包括第一节点和第二节点，第一节点和第二节点分别为所述区块链系统中的任意两个节点，所述方法包括：第一节点预执行接收的多个第一交易，得到各个第一交易的预执行读写集；基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组；并将所述多个第一交易和对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息发送给所述第二节点；第二节点根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易。

Description

在区块链系统中执行交易的方法、节点和区块链系统

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及区块链技术领域，特别涉及一种在区块链系统中执行交易的方法、区块链节点和区块链系统。

背景技术

区块链（Blockchain）是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链系统中按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成链式数据结构，并以密码学方式保证数据区块不可篡改和不可伪造。区块链节点在执行区块中的多个交易时，可通过并行执行交易加快交易执行速度。然而，由于调用智能合约的交易在执行前不能预知访问的变量，因此通常不能并行执行。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供一种在区块链中执行交易的方法、区块链节点和区块链。

根据第一方面，提供一种在区块链中执行交易的方法，所述区块链中包括第一节点和第二节点，所述第一节点和所述第二节点分别为所述区块链中的任意两个节点，所述方法包括：

所述第一节点预执行接收的多个第一交易，得到各个第一交易的预执行读写集；基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组；并将所述多个第一交易和对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息发送给所述第二节点；

所述第二节点根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易。

根据第二方面，提供一种在区块链中执行交易的方法，所述区块链中包括第一节点和第二节点，所述第一节点和所述第二节点分别为所述区块链中的任意两个节点，所述方法应用于所述第二节点；所述方法包括：

接收所述第一节点发送的多个第一交易及对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息；所述第一分组信息为所述第一节点基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组得到的；其中，所述多个第一交易的预执行读写集为所述第一节点预执行所述多个第一交易得到的；

根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易。

根据第三方面，提供一种区块链中的节点，所述节点包括：

接收单元，用于接收所述第一节点发送的多个第一交易及对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息；所述第一分组信息为所述第一节点基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组得到的；其中，所述多个第一交易的预执行读写集为所述第一节点预执行所述多个第一交易得到的；

执行单元，用于根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易。

根据第四方面，提供一种区块链，包括第一节点和第二节点，所述第一节点和所述第二节点分别为所述区块链中的任意两个节点；

其中，所述第一节点用于，预执行接收的多个第一交易，得到各个第一交易的预执行读写集；基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组；并将所述多个第一交易和对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息发送给所述第二节点；

所述第二节点用于，根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易。

根据第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或第二方面中任一项所述的方法。

根据第六方面，提供一种及计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面或第二方面中任一项所述的方法。

本说明书的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本说明书的实施例提供的在区块链中执行交易的方法、区块链节点和区块链方法和装置，区块链中的各个节点基于相同的世界状态并行执行多个交易组的交易，并对交易执行结果与预执行结果不同的交易采用相同的方法进行处理，最终各个节点得到的世界状态一致。在多个交易中的冲突交易较少、且主节点不作恶的情况中，可提高区块链中的交易执行速度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例所应用的区块链架构图；

图2是本说明书实施例提供的区块链的任意两个节点的结构图；

图3是本说明书根据一示例性实施例示出的一种在区块链中执行交易的方法的流程图；

图4是本说明书根据一示例性实施例示出的一种区块链节点的架构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

如图1所示，是本说明书实施例所应用的区块链架构图。

图1中，区块链中例如包含节点1～节点6共6个节点。节点之间的连线示意性的表示P2P（Peer to Peer，点对点）连接。这些节点上都存储全量的账本，即存储全部区块和全部账户的状态。其中，区块链中的每节点通个过执行相同的交易而产生区块链中的相同的状态，区块链中的每个节点存储相同的状态数据库。并且，各个节点分别负责从不同的链下设备（如客户端）接收不同的交易，并向其它各个节点发起共识提议，该共识提议中例如包括将要成块的区块（例如区块B1）中的多个交易及各个交易的提交顺序等信息。在区块链中的节点对共识提议共识成功之后，各个节点可根据共识提议中的提交顺序执行该多个交易，从而生成区块B1。

可以理解，图1所示的区块链仅仅是示例性的，本说明书实施例不限于应用于图1所示的区块链，例如还可以应用于包括分片的区块链系统中。

另外，图1中虽然示出了区块链中包括6个节点，本说明书实施例不限于此，而是可以包括其他数目的节点。具体是，区块链中包含的节点可以满足拜占庭容错（ByzantineFault Tolerance，BFT）要求。该拜占庭容错要求可以理解为在区块链内部可以存在拜占庭节点，而区块链对外不体现拜占庭行为。一般的，一些拜占庭容错算法中要求节点个数大于3f+1，f为拜占庭节点个数，例如实用拜占庭容错算法PBFT（Practical Byzantine FaultTolerance）。

在相关技术中，为了提高区块链中的每秒执行交易（TPS）指标，需要加快交易的执行速度。为此，区块链节点中可通过并行执行交易来加快交易的执行速度。在一种实施方式中，区块链节点可通过单机中的多个进程并行执行交易，在另一种实施方式中，区块链节点可部署在服务器集群中，通过多台服务器并行执行交易。通常，对于转账交易，区块链节点首先根据交易访问的账户将多个交易划分为多个交易组，各个交易组之间不访问相同的账户，从而可并行执行各个交易组。然而，当交易中调用智能合约时，在执行该交易之前不能预知该交易中访问的变量，从而无法对多个交易进行有效的分组，也就无法对并行执行交易。

本说明书实施例提供了一种在图1所示区块链中并行执行交易的方案，可有效提高区块链中的TPS。

图2示出了本说明书实施例提供的区块链的任意两个节点（例如节点1和节点2）的结构图。

如图2所示，节点1中包括预执行模块11、共识模块12、计算模块13，节点2中包括预执行模块21、共识模块22和计算模块23。节点1和节点2可以分别从不同的链下设备（如客户端等）接收不同的交易，并对不同的交易进行预执行。下面以节点1接收并预执行多个交易为例进行具体描述。

节点1在从链下设备接收到多个交易之后，预执行模块11预执行各个交易，得到各个交易的预执行读写集。其中，预执行读写集包括预执行读集和预执行写集，预执行读集具体可以为在预执行交易的过程中生成的读取的变量的键值对，预执行写集具体可以为在预执行交易的过程中生成的写入的变量的键值对。

共识模块12中包括分组子模块121，分组子模块121可根据各个交易的预执行读写集将多个交易划分为多个交易组，各个交易组之间不存在冲突交易。其中，两个交易组之间存在冲突交易的情况通常包括如下几种情况：交易组1读取变量1，交易组2写入变量1；交易组1写入变量1，交易组2写入变量1；交易组1读取变量1且写入变量1，交易组2写入变量1；交易组1读取变量1且写入变量1，交易组2读取变量1且写入变量1，等等。其中，如果两个交易组读取相同的变量可以认为是不存在冲突交易。通常，为了简化方案，分组子模块121可按照各个交易组之间不访问相同的变量的要求来对多个交易进行分组。

共识模块12还可以根据接收到的交易向其它各个节点的共识模块（例如共识模块22）发起共识提议，以确定将生成的区块中包括的多个交易、该多个交易的提交顺序及对该多个交易划分得到的多个交易组的交易组信息。

在共识成功之后，节点1和其它各个节点中的计算模块可以开始执行该多个交易。其中，其中，节点1的计算模块13中包括多个执行子模块（图2中示意示出执行子模块132、执行子模块133和执行子模块134）和重新执行子模块135。节点2的计算模块23中包括多个执行子模块（图2中示意示出执行子模块232、执行子模块233和执行子模块234）、重新执行子模块235和验证子模块236。

具体是，在节点1中，多个执行子模块可并行执行该多个交易组。各个执行子模块在执行交易的过程中，生成交易的执行读写集，其中，执行读写集包括执行读集和执行写集，执行读集具体可以为在执行交易的过程中生成的读取的变量的键值对，执行写集具体可以为在执行交易的过程中生成的写入的变量的键值对。如果确定该交易的执行读集与预执行的读集不一致，则对该交易的执行进行回滚，并由重新执行子模块135在各个执行子模块处理完成全部交易之后重新执行该经回滚的交易，以保证分组的正确性。

在节点2中，多个执行子模块可并行执行上述多个交易组。各个执行子模块在执行交易的过程中，如果确定该交易的执行读写集与预执行读写集不一致，则对该交易的执行进行回滚。验证子模块236可在各个执行子模块执行交易的同时，进行对交易组信息的验证，以验证节点1的分组正确性，即验证节点1是否作恶提供了错误的分组信息。如果验证节点1作恶，则其它各个节点可停止对该区块的执行。如果验证分组正确，重新执行子模块235在各个执行子模块处理完成全部多个交易之后重新执行经回滚的交易，以保证分组的正确性。

在一些情况下，节点1在获取并预执行多个第一交易之后，又从其它节点（包括节点2）获取到多个第二交易以及各个第二交易各自的各个预执行读写集和对该多个第二交易进行分组的分组信息。其中，多个第一交易与多个第二交易中不包括相同的交易。并且，上述多个第一交易和上述多个第二交易均属于相同的区块。在节点1的多个执行子模块完成对多个第一交易的执行之后，可以并行地执行由多个第二交易划分出的多个交易组，从而执行多个第二交易。各个执行子模块在执行第二交易的过程中，如果确定该第二交易的执行读写集与预执行读写集不一致，则对该第二交易的执行进行回滚。

节点1的验证子模块136可在各个执行子模块执行第二交易的同时，对由多个第二交易划分出的交易组的信息进行验证，以验证分组正确性。如果验证分组正确，重新执行子模块135在各个执行子模块处理完成第一交易和第二交易所属区块的全部交易中，除回滚的交易以外的交易都执行之后，重新执行经回滚的交易。同理，节点2的执行过程类似。

需要说明的是，节点2在从链下设备接收到多个交易之后，节点2包括的预执行模块21、共识模块22和计算模块23的执行过程与节点1包括的预执行模块11、共识模块12、计算模块13的执行过程类似，在此不再赘述。

通过如上的过程，各个节点可以对各自接收到的多个交易进行预执行，基于预执行得到的预执行读写集对多个交易进行分组，并将该多个交易和对多个交易进行分组的交易组信息发送给其它节点，使其它各个节点可以基于交易组信息，立即开始并行执行多个交易组中的交易，并在执行交易的同时进行对交易组信息的验证。另外，通过比较交易的执行读写集和预执行读写集，确定执行和预执行时变量状态不一致的交易，回滚该交易的执行，并在处理完全部交易之后再重新执行该交易，保证了各个节点在执行多个交易之后的状态一致性。通过该方案，在不同交易访问相同变量的概率较小的情况中，回滚的交易数量较少，从而提高了交易执行速度。另外，各个节点并行地执行多个交易组的同时，还可以进一步并行地对其它的多个交易进行分组，从而进一步提高了交易执行速度。

如图3所示，图3是根据一示例性实施例示出的一种在区块链中执行交易的方法的流程图，该方法可以应用于区块链节点中。该区块链节点可以实现为任何具有计算、处理能力的设备、平台、服务器或设备集群。

下文将参考图3所示的执行交易的方法流程图详细描述上述过程。在图3中仅示出了节点1和节点2两个节点的执行流程，可以理解，区块链中的任意两个节点与节点1和节点2执行相同的流程。

首先，在步骤S301中，节点1预执行多个交易，得到各个交易各自的各个预执行读写集。

在一种实施方式中，节点1可以在每接收到一个交易之后，就对该交易进行预执行，得到各个交易各自的各个预执行读写集。在对多个接收的交易完成预执行之后，对该多个交易进行分组，并对该多个交易以及各个交易各自的预执行读写集进行共识，以确定将要生成的区块包括该多个交易，确定该多个交易的提交顺序，以及确定各个交易各自的预执行读写集在各个节点的一致性。在该情况中，节点1可基于各个交易各自对应的最新区块的世界状态来预执行各个交易。该预执行的读写集对其它交易不可见，并且该预执行的读写集也不改变世界状态。由于节点1在不同的时间接收不同交易，该不同时间的最新区块有可能是不同的区块，因此该多个交易有可能对应不同区块的世界状态。例如，在节点1流水线地执行多个区块的情况中，节点1在预执行属于区块B2的交易的同时，还执行区块B1（假设区块B1为区块B2之前的区块），从而，在生成区块B1之前预执行的交易基于区块B0对应的世界状态（假设区块B0为区块B1之前的区块）预执行，在生成区块B1之后预执行的交易基于区块B1对应的世界状态预执行。

在另一种实施方式中，节点1可以在接收多个交易之后，再基于相同的当前最新区块对应的世界状态预执行该多个交易中的每个交易。在该情况中，该多个交易分别基于相同的世界状态进行预执行。

由于在预执行各个交易时不会改变世界状态，即各个交易的预执行不会存在交易冲突，因此，如图2所示的预执行模块11中可包括多个预执行单元，以并行执行对多个交易的预执行，从而加速交易预执行的速度。

节点1在预执行多个交易中的每个交易之后，得到各个交易各自的预执行读写集。在一种实施方式中，任一交易的预执行读写集包括读集和写集，其中，读集包括预执行该交易时读取的变量的键值对（key-value），写集包括预执行该交易时写入的变量的键值对。在另一种实施方式中，该预执行读写集的读集中可包括预执行该交易时读取的变量的版本号，写集中可包括写入的变量的版本号，其中，在状态数据库中例如存储了变量的各个写入值及各个写入值对应的版本号，从而通过在读写集中包括变量的版本号即可以确定交易读取和写入的值。

在交易中调用合约的情况中，区块链节点在执行该交易调用的合约的过程中，有可能根据读取的变量的值来对不同的变量进行写入。例如，当读取的变量的值为1时，对变量a写入10，当读取的变量的值为2时，对变量b写入20等等。因此，对于调用合约的交易，区块链节点必须通过执行该交易，才能确定该交易读取的变量和写入的变量，从而得到该交易的读写集。为此，节点1通过预执行多个交易中的每个交易，得到每个交易的预执行读写集，该预执行的过程与执行交易的过程基本相同，不同在于，在预执行交易的过程中所基于的世界状态如上所述是根据预设规则确定的，不一定是执行交易时的世界状态，在预执行交易之后并不根据预执行交易的结果更新世界状态。

由于节点1在预执行交易时所基于的世界状态不一定是执行交易时的世界状态，从而使得交易预执行读写集与后面的执行读写集不一致。另外，在另一种情况中，也有可能是节点1故意作恶导致交易预执行读写集与后面的执行读写集不一致。

在步骤S303，节点1基于各个预执行读写集将该多个交易划分为多个交易组。

节点1可基于各个交易的预执行读写集中包括的读取的变量key和写入的变量key，对多个交易进行分组。如上文所述，该分组可使得不同交易组中的交易不访问相同的变量，该访问包括读操作和写操作，在达到该分组条件的情况下，各个交易组之间不会冲突交易，因此，各个交易组可以并行执行。

在步骤S305中，节点1将该多个交易、多个交易组的交易组信息及各个交易的各自的预执行读写集发送给节点2。

在一个实施方式中，节点1可仅将该多个交易、多个交易组的交易组信息及各个交易的各自的预执行读写集发送给其它节点（例如节点2）。在该实施方式中，节点2无法验证节点1是否作恶，但是通过后续的步骤可以将节点作恶的交易挑选出来。

在另一个实施方式中，节点1可将该多个交易、多个交易组的交易组信息、各个交易的各自的预执行读写集及各个预执行读写集相关的区块高度发送给节点2。该相关的区块高度即为该预执行读写集所基于的世界状态对应的区块高度，通过将各个预执行读写集相关的区块高度发送给其它节点，其它各个节点可基于该预执行读写集相关的区块高度对各个预执行读写集进行验证，从而确定节点是否作恶。

在步骤S307中，节点1并行执行划分的多个交易组中的交易，其中对于执行读写集与预执行读写集不一致的交易进行回滚。

节点1可通过多个执行子模块并行地执行划分的多个交易组中的交易。参考图2，假设分组子模块121将多个交易分为6个组g1～组g6，分组子模块121可将组g1和组g2发送给执行子模块132，将组g3和组g4发送给执行子模块133，将组g5和组g6发送给执行子模块134，从而各个执行子模块可并行执行其分到的组中的交易。

以执行子模块132为例，执行子模块132可串行或者并行地执行其分到的组g1和组g2。由于一个组中的交易之间可能存在冲突，执行子模块132串行执行单个组中的交易。执行子模块132在执行组g1的某个交易（例如交易Tx1）之后，仅需要得到该交易Tx1的执行读集。执行子模块132可比较该交易Tx1的执行读集与预执行读写集中的读集是否一致，如果一致，由于节点1信任其自身预执行交易Tx1得到的预执行写集，因此，执行子模块132可直接将该交易Tx1的预执行的写集用作为该交易的执行写集，并根据该写集更新缓存中的各个变量的状态，该缓存中维护的状态也即为当前最新的世界状态。

如果该交易Tx1的执行读集与预执行读写集中的读集不一致，说明该交易Tx1在执行时的世界状态与其在预执行时的世界状态发生了改变，该交易Tx1的预执行读写集是错误的读写集。尤其是，如上文所述，在交易Tx1的预执行读集与执行读集不一致的情况中，交易Tx1在预执行时写入的变量有可能与在执行时写入的变量是不同的变量，从而使得分组子模块131基于预执行读写集进行分组得到的分组结果是错误的分组结果。为了使得执行子模块132、执行子模块133和执行子模块134仍可以根据已有的分组结果继续并行地执行各个交易组，执行子模块132回滚对该交易Tx1的执行，具体可以是删除执行该交易Tx1得到的读集，并将该交易Tx1从组g1中移出放入组g7中，该组g7用于汇集执行读集与预执行读集不同的交易。也就是说，通过回滚对交易Tx1的执行，使得交易Tx1不会影响当前的世界状态，造成其他交易的回滚，通过将交易Tx1移出组g1，使得交易Tx1访问的变量不会影响对其它交易的分组，使得各个执行子模块可以继续并行执行各个交易组。

可选地，在步骤S309，节点1重新执行回滚的交易。

节点1在执行完全部上述多个交易（其中包括执行之后回滚的交易）之后，可根据缓存中维护的变量状态重新执行组g7中的交易，即从上述多个交易组中移出的已回滚的一个或多个交易。其中，缓存中维护的变量状态是根据多个交易中未回滚的交易的写集得到的变量状态。可根据预设规则确定重新执行组g7中的多个交易的执行顺序。例如，可根据组g7中多个交易的交易编号的顺序串行执行该多个交易。

在另一种实施方式中，节点1在对交易进行回滚之后，可直接向链下设备（如客户端）返回交易执行失败，而不用重新执行该交易。

在步骤S311，节点1在完成对多个交易的执行之后，生成区块。

节点1在完成对多个交易的执行之后，或者节点1在完成对多个交易的执行及对回滚的交易的重新执行之后，根据缓存中的状态数据更新状态数据库，并生成区块。该区块包括区块头和区块体。其中，区块体中例如包括上述多个交易各自的交易体、收据等数据。区块头中可以包括状态根、收据根、交易根等数据。

在一种实施方式中，该区块中还可以包括上述多个交易的预执行读写集，通过在区块中包括多个交易的预执行读写集，当其它节点由于故障等原因丢失数据时，可基于该节点1中的该区块的预执行读写集重新执行该区块中的多个交易，从而获得与节点1一致的世界状态。

在另一种实施方式中，该区块中除了包括各个交易的预执行读写集之外，还可以进一步包括上述多个交易组的交易组信息，从而当其它节点由于故障等原因丢失数据时，可基于预执行读写集和交易组信息重新执行该区块中的多个交易，其中可基于交易组信息直接并行执行各个交易组中的交易，从而加速交易执行速度。

在步骤S313，节点2并行执行多个交易组中的交易，其中对于执行读写集与预执行读写集不一致的交易进行回滚。

与步骤S307类似地，节点2在从节点1接收到组g1～组g6的交易组信息之后，执行子模块232、执行子模块233和执行子模块234可并行执行组d1～d6中的交易。

以执行子模块232为例，执行子模块232在执行组d1的某个交易Tx2之后，得到该交易Tx2的执行读写集。执行子模块232可比较交易Tx2的执行读写集与预执行读写集是否一致。其中，交易Tx2的执行读写集与预执行读写集中不一致的情况包括以下任一种情况：交易Tx2的执行读集与预执行读集不一致；交易Tx2的执行写集与预执行写集不一致；交易Tx2的执行读集与预执行读集不一致，且交易Tx2的执行写集与预执行写集不一致。这里，由于可能存在节点作恶故意提供错误的写集的情况，执行子模块232即使确定了交易Tx2的执行读集与预执行读集是一致的，也需要继续比较交易Tx2的执行写集与预执行写集是否一致。

如果交易Tx2的执行读写集与预执行读写集一致，执行子模块232可根据交易Tx2的执行写集更新缓存中的各个变量的状态。

如果交易Tx2的执行读写集与预执行读写集中不一致，可能存在两种情况中。在第一种情况中，该交易Tx2在执行时依据的世界状态与其在预执行时依据的世界状态发生了改变，导致该交易的执行读集与预执行读集不同，即该交易的预执行读写集是错误的读写集。在该第一种情况中，如上文所述，如果根据该交易的写集更新缓存中维护的世界状态，有可能导致分组不正确，从而影响后续交易的执行。

在第二种情况中，节点1有可能作恶使得交易的预执行读写集是错误的读写集。

在上述第一种情况中，执行子模块232都可以回滚对该交易的执行，具体可以是删除执行该交易得到的读写集，并将该交易从组d1中移出放入组d7中，该组d7用于汇集执行读写集与预执行读集不同的交易，从而解决上述第一种情况带来的问题。

需要说明的是，节点1和节点2得到的待回滚的交易相同，例如，节点1对应的组g7中如果包括交易m，节点2对应的组d7中也包括交易m。

在步骤S315，节点2在执行交易的同时或者在开始执行多个交易之后，还对交易组信息进行验证。

具体是，节点2可基于预执行读写集重新对多个交易进行分组，以验证节点1发送的交易组信息是否为正确的分组信息。

如果验证通过，由于该验证过程需要的时长较短，通常节点2还未结束对多个交易的执行，因此继续并行执行多个交易组中的交易。通过并行地执行交易和对交易组信息进行验证，加速了节点执行交易的速度。

可选地，在步骤S317，节点2重新执行回滚的交易，即组d7中的交易。

该步骤可参考上文对步骤S309的描述，在此不再赘述。

通过如上所述执行交易，各个节点在执行交易的过程中对相同的交易进行回滚，并基于相同的世界状态以相同的顺序执行回滚的交易，从而各个节点最后得到对多个交易的相同的执行结果，并得到相同的与包括该多个交易的区块对应的世界状态。在交易冲突较少，且主节点不作恶的情况中，回滚的交易的数量较少，各个节点通过并行执行交易提高了交易执行速度。

在步骤S319，节点2生成区块。

节点2在完成对多个交易的执行之后，或者节点2在完成对多个交易的执行及对回滚的交易的重新执行之后，根据缓存中的状态数据更新状态数据库，即提交上述并行执行交易产生的执行结果，并生成区块。该区块包括区块头和区块体。其中，区块体中例如包括上述多个交易各自的交易体、收据等数据。区块头中可以包括状态根、收据根、交易根等数据。

可选地，节点2可在该区块中包括上述多个交易的预执行读写集。通过在区块中包括多个交易的预执行读写集，当其它节点由于故障等原因丢失数据时，可基于该节点2中的该区块的预执行读写集重新执行该区块中的多个交易，从而获得与节点2一致的世界状态。

可选地，该区块中除了包括各个交易的预执行读写集之外，还可以包括上述多个交易组的交易组信息。

通过图3所示的方法，区块链中的各个节点基于相同的世界状态并行执行多个交易组的交易，并对交易执行结果与预执行结果不同的交易采用相同的方法进行处理，最终各个节点得到的世界状态一致。在多个交易中的冲突交易较少、且主节点不作恶的情况中，可提高区块链中的交易执行速度。

在上文参考图2和图3描述的实施例中，任一节点将预执行读写集作为共识提议发送给其它各个节点，从而其它各个节点可以基于预执行读写集对交易的执行进行验证。可以理解，本说明书实施例不限于此。在另一种实施方式中，任一节点在预执行多个交易时对多个交易的预执行进行冲突检测，从而使得各个交易在预执行时读取的变量状态值与在执行时读取的变量状态值是相同的，在该情况下，在该节点可信的情况下，该节点发送给其它各个节点的分组结果肯定是正确的，因此，该节点可仅对其它各个节点发送多个交易及该多个交易的分组结果，而不需要发送预执行读写集。其它各个节点可基于接收的分组结果并行执行该多个交易，而不需要基于预执行读写集对各个交易的执行进行验证。

应当注意，尽管在上述实施例中，以特定顺序描述了本说明书实施例的方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

与前述在区块链中执行交易的方法实施例对应，本说明书还提供了区块链节点的实施例。

如图4所示，图4是本说明书根据一示例性实施例示出的一种区块链节点的架构图，该节点可以是区块链中的任一节点，该节点可以包括：接收单元，分组单元和执行单元403。

其中，接收单元401，用于接收第一节点发送的多个第一交易、该多个第一交易的预执行读写集及对该多个第一交易进行分组的第一分组信息。其中，该多个第一交易的预执行读写集为第一节点预执行该多个第一交易得到的。该第一分组信息为第一节点基于该多个第一交易的预执行读写集，对该多个第一交易进行分组得到的。

执行单元402，用于根据第一分组信息并行执行该多个第一交易。对于任一第一交易，若执行该第一交易后得到的执行读写集与该第一交易的预执行读写集不一致，回滚对该第一交易的执行。

在一些实施方式中，该节点还可以包括：验证单元（图4中未示出）。

其中，验证单元，用于在执行完成多个第一交易后，基于多个第一交易的预执行读写集，验证第一分组信息，在验证通过的情况中，提交执行该多个第一交易得到的执行结果。

对于区块链节点实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的区块链节点实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本说明书一个或多个实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本说明书一个或多个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序可用于执行上述图2至图3任一实施例提供的在区块链中执行交易的方法。

本说明书一个或多个实施例还提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现上述图2至图3任一实施例提供的在区块链中执行交易的方法。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进（例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进）还是软件上的改进（对于方法流程的改进）。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件（Programmable Logic Device, PLD）（例如现场可编程门阵列（Field Programmable GateArray，FPGA））就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器（logic compiler）”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL），而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL（Advanced Boolean Expression Language）、AHDL（Altera Hardware DescriptionLanguage）、Confluence、CUPL（Cornell University Programming Language）、HDCal、JHDL（Java Hardware Description Language）、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL（RubyHardware Description Language）等，目前最普遍使用的是VHDL（Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language）与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20 以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为服务器系统。当然，本申请不排除随着未来计算机技术的发展，实现上述实施例功能的计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

虽然本说明书一个或多个实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行（例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境）。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过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。例如若使用到第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储、石墨烯存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例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形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在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产品的形式。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (23)

1.一种在区块链系统中执行交易的方法，所述区块链系统中包括第一节点和第二节点，所述第一节点和所述第二节点分别为所述区块链系统中的任意两个节点，所述方法包括：

所述第一节点预执行接收的多个第一交易，得到各个第一交易的预执行读写集；基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组；并将所述多个第一交易、所述多个第一交易的预执行读写集和对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息发送给所述第二节点；

所述第二节点根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易；

对于任一第一交易，若所述第二节点执行该第一交易后得到的执行读写集与该第一交易的预执行读写集不一致，回滚对该第一交易的执行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

所述第二节点在执行完成所述多个第一交易之后，基于所述多个第一交易的预执行读写集，验证所述第一分组信息，在验证通过的情况中，提交执行所述多个第一交易得到的执行结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

所述第一节点根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易；对于任一第一交易，若所述第一节点执行该第一交易后得到的执行读写集中的执行读集与该第一交易的预执行读写集中的预执行读集不一致，回滚对该第一交易的执行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一节点预执行接收的多个第一交易，包括：所述第一节点基于各个第一交易各自对应的最新区块的世界状态预执行所述各个第一交易。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二节点在执行完成所述多个第一交易之后，还包括：所述第二节点重新执行经回滚的交易。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二节点重新执行经回滚的交易，包括：所述第二节点串行地重新执行经回滚的交易。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：

所述第二节点在获取到所述多个第一交易之后，获取多个第二交易、对所述多个第二交易进行分组的第二分组信息及所述多个第二交易的预执行读写集。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个第一交易和所述多个第二交易属于第一区块；所述方法还包括：

所述第二节点在完成对所述多个第一交易的执行之后，根据所述第二分组信息并行地执行所述多个第二交易；对于任一第二交易，若所述第二节点执行该第二交易后得到的执行读写集与该第二交易的预执行读写集不一致，回滚对该第二交易的执行；

其中，所述第二节点重新执行经回滚的交易包括，在执行完所述多个第二交易之后，重新执行经回滚的第一交易和经回滚的第二交易。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二节点重新执行经回滚的第一交易和经回滚的第二交易，包括：所述第二节点基于执行完成所述多个第二交易之后的最新的世界状态，重新执行经回滚的第一交易和经回滚的第二交易。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括：

所述第二节点在完成重新执行经回滚的交易之后，生成所述第一区块；所述第一区块包括所述多个第一交易的预执行读写集和所述多个第二交易的预执行读写集。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，任一第一交易的预执行读写集中包括预执行该第一交易时的区块高度。

12.一种在区块链系统中执行交易的方法，所述区块链系统中包括第一节点和第二节点，所述第一节点和所述第二节点分别为所述区块链系统中的任意两个节点，所述方法应用于所述第二节点；所述方法包括：

接收所述第一节点发送的多个第一交易、所述多个第一交易的预执行读写集及对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息；所述第一分组信息为所述第一节点基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组得到的；其中，所述多个第一交易的预执行读写集为所述第一节点预执行所述多个第一交易得到的；

根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易；

对于任一第一交易，若执行该第一交易后得到的执行读写集与该第一交易的预执行读写集不一致，回滚对该第一交易的执行。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法还包括：

在执行完成所述多个第一交易之后，基于所述多个第一交易的预执行读写集，验证所述第一分组信息，在验证通过的情况中，提交执行所述多个第一交易得到的执行结果。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，在执行完成所述多个第一交易之后，还包括：重新执行经回滚的交易。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述重新执行经回滚的交易，包括：串行地重新执行经回滚的交易。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法还包括：

在获取到所述多个第一交易之后，获取多个第二交易、对所述多个第二交易进行分组的第二分组信息及所述多个第二交易的预执行读写集。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个第一交易和所述多个第二交易属于第一区块；所述方法还包括：

在完成对所述多个第一交易的执行之后，根据所述第二分组信息并行地执行所述多个第二交易；对于任一第二交易，若执行该第二交易后得到的执行读写集与该第二交易的预执行读写集不一致，回滚对该第二交易的执行；

其中，所述重新执行经回滚的交易包括，在执行完所述多个第二交易之后，重新执行经回滚的第一交易和经回滚的第二交易。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述重新执行经回滚的第一交易和经回滚的第二交易，包括：基于执行完成所述多个第二交易之后的最新的世界状态，重新执行经回滚的第一交易和经回滚的第二交易。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述方法还包括：

在完成重新执行经回滚的交易之后，生成所述第一区块；所述第一区块包括所述多个第一交易的预执行读写集和所述多个第二交易的预执行读写集。

20.一种区块链系统中的节点，所述节点包括：

接收单元，用于接收第一节点发送的多个第一交易、所述多个第一交易的预执行读写集及对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息；所述第一分组信息为所述第一节点基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组得到的；其中，所述多个第一交易的预执行读写集为所述第一节点预执行所述多个第一交易得到的；

执行单元，用于根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易，对于任一第一交易，若执行该第一交易后得到的执行读写集与该第一交易的预执行读写集不一致，回滚对该第一交易的执行。

21.一种区块链系统，包括第一节点和第二节点，所述第一节点和所述第二节点分别为所述区块链系统中的任意两个节点；

其中，所述第一节点用于，预执行接收的多个第一交易，得到各个第一交易的预执行读写集；基于所述多个第一交易的预执行读写集，对所述多个第一交易进行分组；并将所述多个第一交易、所述多个第一交易的预执行读写集和对所述多个第一交易进行分组的第一分组信息发送给所述第二节点；

所述第二节点用于，根据所述第一分组信息并行执行所述多个第一交易，对于任一第一交易，若执行该第一交易后得到的执行读写集与该第一交易的预执行读写集不一致，回滚对该第一交易的执行。

22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令所述计算机执行权利要求1-19中任一项所述的方法。

23.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现权利要求1-19中任一项所述的方法。

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