CN113744063B - 区块链中执行交易的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本说明书提供一种区块链中执行交易的方法及装置，应用于区块链节点，根据该方法，接收属于第一区块的多个第一交易，对所述多个第一交易进行预执行，得到所述多个第一交易的预执行读写集；所述预执行读写集用于对所述多个第一交易进行分组；在对所述多个第一交易进行预执行的过程中，并行地对第二区块进行共识；所述第二区块为所述第一区块之前的区块。

Description

区块链中执行交易的方法及装置

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，特别涉及一种区块链中执行交易的方法及装置。

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区块链中执行交易的方法及装置。

根据第一方面，提供一种区块链中执行交易的方法，应用于区块链节点，包括：

接收属于第一区块的多个第一交易，对所述多个第一交易进行预执行，得到所述多个第一交易的预执行读写集；所述预执行读写集用于对所述多个第一交易进行分组；

在对所述多个第一交易进行预执行的过程中，并行地对第二区块进行共识；所述第二区块为所述第一区块之前的区块。

根据第二方面，提供一种区块链中执行交易的装置，部署于区块链节点，包括：

预执行模块，用于接收属于第一区块的多个第一交易，对所述多个第一交易进行预执行，得到所述多个第一交易的预执行读写集；所述预执行读写集用于对所述多个第一交易分组；

共识模块，用于在对所述多个第一交易进行预执行的过程中，并行地对第二区块进行共识；所述第二区块为所述第一区块之前的区块。

根据第三方面，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中任一项所述的方法。

根据第四方面，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区块链中执行交易的方法和装置，通过将区块的交易执行流程至少分成预执行流水线和共识流水线，并行地通过预执行流水线和共识流水线完成交易执行流程，从而缩短了区块对应的出块时间，提高了交易的执行效率，也提高了计算资源的利用率以及区块链系统的性能。另外，通过比较交易的执行读集和预执行读集（或者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。

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是相关技术提供的一种区块链中执行交易的过程示意图；

图2A是本说明书根据一示例性实施例示出的一种区块链架构图；

图2B是本说明书根据一示例性实施例示出的一种区块链中执行交易的过程示意图；

图3A是本说明书实施例提供的区块链的一个节点的一种结构图；

图3B是本说明书实施例提供的区块链的一个节点的另一种结构图；

图4是本说明书根据一示例性实施例示出的一种区块链中执行交易的方法流程图；

图5本说明书根据一示例性实施例示出的一种区块链中执行交易的装置框图。

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。

图1是相关技术提供的一种区块链中执行交易的过程示意图。

如图1所示，一般来说，在相关技术中，在执行区块链中的交易时，是逐个区块完成的。例如，先完成区块N的交易执行流程，在完成区块N+1的交易执行流程等。任意一个区块的交易执行流程至少可以包括共识阶段，执行阶段以及写块阶段。即，针对任意一个区块，先获取属于该区块的交易，然后针对该区块进行共识操作，共识成功后，执行该区块。最后，进行持久化操作，以将执行该区块的执行结果写入状态数据库，从而完成对该区块的写块。由于此过程逐个区块逐一完成执行流程的各个执行阶段，出块时间为各个执行阶段耗时总和，例如，图1示出的区块N的出块时间为t1。因此，使得区块链中的每秒执行交易（TPS）指标较低，计算资源利用率低，区块链系统的性能难以提高。

在另一些相关技术中，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。

图2A示出本说明书实施例所应用的区块链架构图。

如图2A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，区块链中的每个节点通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。每个节点1均可从客户端接收交易，并向各个从节点发起共识提议，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2A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2A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2A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。所述的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 ByzantineFault Tolerance）。

本说明书实施例提供了一种在图2A所示区块链中并行执行交易的方案，可有效提高所述区块链中的TPS。

本说明书实施例提供了一种区块链中执行交易的方案，可有效提高区块链中的TPS。

图2B是根据一示例性实施例示出的一种区块链中执行交易的过程示意图。

如图2B所示，可以将区块的交易执行流程分成预执行流水线，共识流水线，交易执行流水线以及写块流水线4条流水线，这4条流水线并行执行。针对每条流水线，可以按照区块的顺序依次对各个区块各自的交易进行处理。针对每个区块，可以按照预执行，共识，执行以及写块的顺序，依次在相应的流水线中对该区块进行处理。可以通过不同线程完成对不同流水线的流程，也可以通过不同的设备完成对不同流水线的流程。

具体来说，当区块链的节点获取到区块N的多个交易之后，在对区块N的多个交易进行共识之前，需要先在预执行流水线上对区块N的各个交易进行预执行，从而得到各个交易各自对应的预执行读写集，该预执行读写集可以用于对区块N的多个交易进行分组。在完成对区块N的各个交易进行的预执行之后，在预执行流水线上接着对区块N+1的多个交易进行预执行。

与此同时，在对区块N的各个交易进行预执行的过程中，在共识流水线上，可以并行地对区块N之前的区块（例如区块N-1）进行共识。在完成对区块N-1的共识之后，在共识流水线上，接着对区块N进行共识。

与此同时，在对区块N的各个交易进行预执行的过程中（即对区块N-1进行共识的过程中），在执行流水线上，可以并行地执行区块N-1之前的区块（例如区块N-2）。需要说明的是，在执行区块N-2之前，需要基于区块N-2的各个交易各自对应的预执行读写集，对区块N-2的交易进行分组，得到多个交易组，使组间交易不访问相同的变量。如此，在执行区块N-2时，可以并行地执行各个交易组。在执行完成区块N-2之后，在执行流水线上，接着执行区块N-1。

与此同时，在对区块N的各个交易进行预执行的过程中（即执行区块N-2的过程中），在写块流水线上，可以并行地针对区块N-2之前的区块（例如区块N-3）进行写块操作，即将执行区块N-3得到的执行结果写入状态数据库。在针对区块N-3进行写块操作之后，在写块流水线上，接着针对区块N-2进行写块操作。

由于本实施例将区块的交易执行流程分成4条流水线，并行地通过4条流水线执行区块，因此，任意一个区块对应的出块时间，并非为该区块各个执行阶段耗时总和，而是这4个阶段中耗时最长的阶段的时长。以图2B示出的区块N为例，区块N对应的出块时间并不是t2、t3、t4和t5的和，而是t2、t3、t4和t5之中最大的值t4。从而大大缩短了区块对应的出块时间，提高了交易的执行效率，也提高了计算资源的利用率以及区块链系统的性能。

图3A示出了本说明书实施例提供的区块链的任意一个节点的一种结构图。

如图3A所示，该节点中包括预执行模块、共识模块和执行模块。其中，执行模块进一步包括分组子模块、多个执行子模块（图中示意示出执行子模块3A1、执行子模块3A2和执行子模块3A3）和重新执行子模块，下面进行具体描述。

该节点在从链下设备或其它节点接收到多个交易之后，预执行模块预执行各个交易，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。共识模块根据接收到的交易向区块链的其它各个节点的共识模块发起共识提议，以确定将生成的区块中包括的多个交易、各个交易各自的预执行读集及该多个交易的提交顺序。

在共识成功之后，该节点中的执行模块可以开始执行该多个交易。具体是，在该节点中，分组子模块首先根据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。

之后，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。

该节点还可以从其他节点接收多个交易和由其他节点生成的该多个交易的预执行读写集。类似地，该节点可以根据该多个交易的预执行读写集对该多个交易进行分组，根据分组结果并行执行多个交易，如果确定该交易的执行读写集与预执行的读写集不一致，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。

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，并基于预执行得到的预执行读写集对多个交易进行分组，从而并行执行该多个交易。另外，通过比较交易的执行读集和预执行读集（或者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。

图3B示出了本说明书实施例提供的区块链的任意一个节点的另一种结构图。

如图3B所示，该节点中包括预执行模块、共识模块和执行模块。其中，共识模块进一步包括分组子模块。执行模块进一步包括验证子模块、多个执行子模块（图中示意示出执行子模块3B1、执行子模块3B2和执行子模块3B3）和重新执行子模块，下面进行具体描述。

该节点在从链下设备或其它节点接收到多个交易之后，预执行模块预执行各个交易，得到各个交易的预执行读写集。共识模块中包括的分组子模块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。

共识模块还可以根据接收到的交易向其它各个节点的共识模块发起共识提议，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，该节点和其它各个节点中的执行模块可以开始执行该多个交易。具体是，在该节点中，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。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。

该节点还可以从其他节点接收多个交易和由其他节点生成的该多个交易的预执行读写集，以及由其他节点根据该多个交易的预执行读写集对该多个交易进行分组得到的分组信息。类似地，该节点可以根据分组结果并行执行多个交易，如果确定该交易的执行读写集与预执行的读写集不一致，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。需要说明的是，在此情况下，该节点的验证子模块可在各个执行子模块执行交易的同时，进行对分组信息的验证，以验证其它节点的分组正确性，即验证其它节点是否提供了错误的分组信息。如果验证其它节点提供了错误的分组信息，则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。

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集和预执行读集（或者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。

如图4所示，图4是根据一示例性实施例示出的一种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。该方法包括以下步骤：

在步骤401中，接收属于第一区块的多个第一交易，并对多个第一交易进行预执行，得到多个第一交易的预执行读写集。

在本实施例中，区块链节点接收到属于第一区块的多个第一交易之后，可以先判断对第一区块的前一个区块的预执行是否已经完成，如果已经完成，则可以直接对属于第一区块的多个第一交易进行预执行。如果还未完成，则可以等待对第一区块的前一个区块的预执行完成之后，再对属于第一区块的多个第一交易进行预执行。

在一种实施方式中，区块链节点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，区块链节点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。由于区块链节点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，在区块链节点流水线地执行多个区块的情况中，区块链节点在预执行属于区块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，区块链节点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，可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。

区块链节点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。

在步骤403中，在对第一交易进行预执行的过程中，并行地对第二区块进行共识。

在本实施例中，在对第一区块的多个第一交易进行预执行的过程中，可以并行地对第二区块进行共识。其中，第二区块可以为第一区块之前的任意一个区块，例如，如果第一区块为区块N，则第二区块可以是区块N-1，或者区块N-1之前的任意一个区块。

在本实施例中，在对第一区块的前一个区块进行共识之后，可以对第一区块进行共识。可选地，在得到多个第一交易的预执行读写集之后，在对多个第一交易的进行共识之前，或者进行共识的过程中，或者进行共识之后，可以基于多个第一交易的预执行读写集对多个第一交易进行分组，得到多个交易组，使不同交易组中的交易不访问相同的变量。

对于第二区块来说，具体是，第二区块例如包括多个第二交易，与第一区块类似地，在一种实现方式中，该节点已经预先对属于第二区块的多个第二交易进行了预执行。从而，该节点可以将多个第二交易、各个第二交易的预执行读写集和该多个第二交易的提交顺序发送给其它节点进行共识。

在另一种实现方式中，该节点还可以根据在先生成的该多个第二交易的预执行读写集，对该多个第二交易进行分组得到分组结果，并将该多个第二交易、该多个第二交易的预执行读写集、该多个第二交易的分组结果和该多个第二交易的提交顺序发送给区块链的其它节点进行共识。

下面举例列举两个交易组之间访问相同的变量的情况如下：交易组1读取变量1，交易组2写入变量1；或者，交易组1读取变量1且写入变量1，交易组2写入变量1；或者，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；或者，交易组1读取变量1，交易组2读取变量1；或者，交易组1写入变量1，交易组2写入变量1。可以理解，上述情况仅仅是两个交易组之间访问相同变量的部分情况，并非全部情况。

在本实施例中，在执行完成第一区块的前一个区块的交易之后，可以通过并行地执行多个交易组的方式，执行第一区块。进一步可选地，可以通过多个线程并行地执行第一区块对应的多个交易组，也可以将第一区块对应的多个交易组分发给多个计算设备，使多个计算设备并行地执行该多个交易组，从而提高了交易执行的效率。

可选地，在对第二区块进行共识的过程中，可以并行地执行第三区块。其中，第三区块可以为第二区块之前的任意一个区块，例如，如果第二区块为区块N-1，则第三区块可以是区块N-2，或者区块N-2之前的任意一个区块。在一种实现方式中，节点已经预先对属于第三区块的多个第三交易进行了预执行，并基于预执行的结果，对属于第三区块的多个第三交易进行了分组，得到了第三区块对应的多个交易组，因此，可以并行地执行第三区块对应的多个交易组。在另一种实现方式中，节点可以获取对属于第三区块的多个第三交易进行分组得到的分组结果，即第三区块对应的多个交易组。其中，该分组为在对第三区块进行共识之前，基于在先生成的多个第三交易的预执行读写集进行的。可以并行地执行第三区块对应的多个交易组。具体地，可通过图3A和图3B中的执行模块如上文上述执行第三区块中的多个交易，在此不再赘述。

可选地，在执行第三区块的过程中，还可以并行地将第三区块之前的区块（可以是第三区块之前的任意一个区块）对应的执行结果写入状态数据库中。例如，如果第三区块是区块N-2，则第三区块之前的区块可以是区块N-3，或者区块N-3之前的任意一个区块。

本说明书的上述实施例提供的区块链中执行交易的方法，通过将区块的交易执行流程至少分成预执行流水线和共识流水线，并行地通过预执行流水线和共识流水线完成交易执行流程，从而缩短了区块对应的出块时间，提高了交易的执行效率，也提高了计算资源的利用率以及区块链系统的性能。

在此基础上，发明人进一步发现，在一个区块的交易执行流程中，预执行过程、共识过程、交易执行过程以及写块过程均有较大概率可能成为该交易执行流程中耗时最长的阶段，因此，将区块的交易执行流程进一步分成预执行流水线，共识流水线，交易执行流水线以及写块流水线至少4条流水线，并行地通过预执行流水线，共识流水线，交易执行流水线以及写块流水线完成交易执行流程，能够进一步缩短区块对应的出块时间，进一步提高了交易的执行效率，也提高了计算资源的利用率以及区块链系统的性能。

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。

与前述区块链中执行交易的方法实施例相对应，本说明书还提供了区块链中执行交易的装置的实施例。

如图5所示，图5是本说明书根据一示例性实施例示出的一种区块链中执行交易的装置框图，该装置部署于区块链节点，该装置可以包括：预执行模块501和共识模块502。

其中，预执行模块501，用于接收属于第一区块的多个第一交易，对多个第一交易进行预执行，得到多个第一交易的预执行读写集，该预执行读写集用于对多个第一交易分组。

共识模块502，用于在对多个第一交易进行预执行的过程中，并行地对第二区块进行共识，该第二区块为第一区块之前的区块。

在一些实施方式中，共识模块502被配置用于：将属于第二区块的多个第二交易、在先生成的各个第二交易的预执行读写集和多个第二交易的提交顺序发送给区块链的其它节点进行共识。

在另一些实施方式中，共识模块502被配置用于：根据在先生成的属于第二区块的多个第二交易的预执行读写集，对多个第二交易进行分组得到分组结果；将多个第二交易、多个第二交易的预执行读写集、分组结果和多个第二交易的提交顺序发送给区块链的其它节点进行共识。

在另一些实施方式中，该装置还可以包括：执行模块（图中未示出）。

其中，执行模块，用于在对第二区块进行共识的过程中，并行执行第三区块，该第三区块为第二区块之前的区块。

在另一些实施方式中，该装置还可以包括：写块模块（图中未示出）。

其中，写块模块，用于在执行第三区块的过程中，并行地将第三区块之前的区块所对应的执行结果写入状态数据库中。

在另一些实施方式中，预执行模块501被配置用于：基于各个第一交易各自对应的最新区块的世界状态，并行地对多个第一交易进行预执行。

在另一些实施方式中，执行模块被配置用于：基于在先生成的属于第三区块的多个第三交易的预执行读写集，对多个第三交易进行分组，得到分组结果；根据该分组结果并行地执行所述多个第三交易。

在另一些实施方式中，执行模块被配置用于：获取对属于第三区块的多个第三交易进行分组得到的分组结果；该分组为在对第三区块进行共识之前，基于在先生成的多个第三交易的预执行读写集进行的；根据该分组结果并行地执行该多个第三交易。

应当理解，上述装置可以预先设置在区块链节点中，也可以通过下载等方式而加载到区块链节点中。上述装置中的相应模块可以与区块链节点中的模块相互配合以实现区块链中执行交易的方案。

对于装置实施例而言，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。以上所描述的装置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2B至图4任一实施例提供的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2B至图4任一实施例提供的区块链中执行交易的方法。

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。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。其中，软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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 (18)

1.一种区块链中执行交易的方法，应用于区块链节点，所述方法包括：

接收属于第一区块的多个第一交易，对所述多个第一交易进行预执行，得到所述多个第一交易的预执行读写集；所述预执行读写集用于对所述多个第一交易进行分组；

在对所述多个第一交易进行预执行的过程中，并行地对第二区块进行共识；所述第二区块为所述第一区块之前的区块；

在对所述第二区块进行共识的过程中，并行执行第三区块；所述第三区块为所述第二区块之前的区块；

其中，所述执行第三区块，包括：

基于在先生成的属于所述第三区块的多个第三交易的预执行读写集，对所述多个第三交易进行分组，得到分组结果；或者获取对属于所述第三区块的多个第三交易进行分组得到的分组结果；所述分组为在对所述第三区块进行共识之前，基于在先生成的所述多个第三交易的预执行读写集进行的；

根据所述分组结果并行地执行所述多个第三交易；

其中，对于任一第三交易，若执行该第三交易后得到的执行读写集与该第三交易的预执行读写集不一致，回滚对该第三交易的执行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对第二区块进行共识，包括：

将属于所述第二区块的多个第二交易、在先生成的各个第二交易的预执行读写集和所述多个第二交易的提交顺序发送给所述区块链的其它节点进行共识。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对第二区块进行共识，包括：

根据在先生成的属于所述第二区块的多个第二交易的预执行读写集，对所述多个第二交易进行分组得到分组结果；

将所述多个第二交易、所述多个第二交易的预执行读写集、所述分组结果和所述多个第二交易的提交顺序发送给所述区块链的其它节点进行共识。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

在执行所述第三区块的过程中，并行地将所述第三区块之前的区块所对应的执行结果写入状态数据库中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对所述多个第一交易进行预执行，包括：并行地对所述多个第一交易进行预执行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对所述多个第一交易进行预执行，包括：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。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对所述多个第一交易进行预执行，包括：基于各个第一交易各自对应的最新区块的世界状态，并行地对所述多个第一交易进行预执行。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在执行完成所述多个第三交易之后，还包括：重新执行经回滚的第三交易。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述重新执行经回滚的第三交易，包括：串行地重新执行经回滚的第三交易。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述串行地重新执行经回滚的第三交易，包括：基于执行完成所述多个第三交易之后的最新的世界状态，重新执行经回滚的第三交易。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述分组结果并行地执行所述多个第三交易，包括：

根据所述分组结果将所述多个第三交易按组分发给多个计算设备，使所述多个计算设备按组并行地执行所述多个第三交易。

12.一种区块链中执行交易的装置，部署于区块链节点，所述装置包括：

预执行模块，用于接收属于第一区块的多个第一交易，对所述多个第一交易进行预执行，得到所述多个第一交易的预执行读写集；所述预执行读写集用于对所述多个第一交易分组；

共识模块，用于在对所述多个第一交易进行预执行的过程中，并行地对第二区块进行共识；所述第二区块为所述第一区块之前的区块；

执行模块，用于在对所述第二区块进行共识的过程中，并行执行第三区块；所述第三区块为所述第二区块之前的区块；

其中，所述执行模块被配置用于：

基于在先生成的属于所述第三区块的多个第三交易的预执行读写集，对所述多个第三交易进行分组，得到分组结果；或者获取对属于所述第三区块的多个第三交易进行分组得到的分组结果；所述分组为在对所述第三区块进行共识之前，基于在先生成的所述多个第三交易的预执行读写集进行的；

根据所述分组结果并行地执行所述多个第三交易；

其中，对于任一第三交易，若执行该第三交易后得到的执行读写集与该第三交易的预执行读写集不一致，回滚对该第三交易的执行。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述共识模块被配置用于：

将属于所述第二区块的多个第二交易、在先生成的各个第二交易的预执行读写集和所述多个第二交易的提交顺序发送给所述区块链的其它节点进行共识。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述共识模块被配置用于：

根据在先生成的属于所述第二区块的多个第二交易的预执行读写集，对所述多个第二交易进行分组得到分组结果；

将所述多个第二交易、所述多个第二交易的预执行读写集、所述分组结果和所述多个第二交易的提交顺序发送给所述区块链的其它节点进行共识。

15.根据权利要求12所述的装置，其中，还包括：

写块模块，用于在执行所述第三区块的过程中，并行地将所述第三区块之前的区块所对应的执行结果写入状态数据库中。

16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述预执行模块被配置用于：基于各个第一交易各自对应的最新区块的世界状态，并行地对所述多个第一交易进行预执行。

17.一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1-11中任一项所述的方法。

18.一种计算设备，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1-11中任一项所述的方法。

Images