CN114240434A - 一种基于Fabric的交易并发控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于Fabric的交易并发控制方法及系统，通过在模拟阶段检查验证键的键值和所属区块确定当前交易是否为无效交易，以及通过在排序阶段内额外检查同一区块内不同交易是否使用了同样版本的验证键确定当前交易是否为无效交易，从而实现在验证之前的模拟与排序阶段也能确定无效交易并反馈，因此实现了无效交易的提前结束，有效节省了系统资源，并在模拟、排序和验证三个阶段都实现了真正的并发交易控制。
Description
技术领域
本发明涉及区块链数据处理技术领域，尤其涉及一种基于Fabric的交易并发控制方法及系统。
背景技术
超级账本是区块链使用中的一种重要架构，其中Fabric使用基于模拟-排序-验证-提交的事务处理模型完成交易从被发起到最终写入账本的全过程。虽然基于Fabric可以保证准确地执行智能合约并满足结果确定性的要求，同时能通过并行处理充分利用当前高性能处理芯片的并行计算能力。
但是，由于Fabric将冲突检查完全置于验证步骤，造成在模拟、排序阶段就发现的无法打包进区块的无效交易，实际只能在验证阶段才能确认并反馈，使系统资源大量浪费在无效交易的处理上，影响交易上链处理效率，也不能及时将无效交易反馈给用户，使用户无法第一时间修正交易信息错误。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出一种基于Fabric的交易并发控制方法及系统，通过在模拟阶段检查附加的验证键的键值和所属区块确定当前交易是否为无效交易，以及通过在排序阶段内额外检查同一区块内不同交易是否使用了同样版本的验证键确定当前交易是否为无效交易，从而实现在验证之前的模拟与排序阶段也能确定无效交易并反馈，因此实现了无效交易的提前结束，有效节省了系统资源，并在模拟、排序和验证三个阶段都实现了真正的并发交易控制。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：
一种基于Fabric的交易并发控制方法，其特征在于，包括：
S1、建立交易过程所涉及的验证键的集合，所述验证键包括键值和版本号信息，所述版本号信息包括当前版本号、执行更新的交易ID和存储此交易的区块ID；
S2、在模拟阶段，使用验证键校验当前执行模拟的交易是否与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，并停止模拟存在冲突的交易；
S3、在排序阶段，使用验证键校验当前执行排序的同一区块内多个交易之间是否存在冲突，并停止排序存在冲突的交易；
其中，步骤S2进一步包括分步骤：
S21、识别当前执行模拟的交易读取的验证键；
S22、将验证键的区块ID与最新验证通过的区块ID进行比较；
S23、若验证键的区块ID大于最新验证通过的区块ID，则判断当前执行模拟的交易与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，否则判断当前执行模拟的交易与已进入验证阶段的任意交易不存在冲突；
S24、停止模拟存在冲突的交易，并反馈交易发起方重新提交交易；
S25、将通过模拟的交易提交至排序阶段；
步骤S3进一步包括分步骤：
S31、识别同一区块内读取同一验证键的多个交易；
S32、验证多个交易所读取的同一验证键是否具有同样的版本号信息；
S33、若多个交易所读取的同一验证键存在不同的版本号信息，则判断当前执行排序的同一区块内多个交易之间存在冲突，否则判断当前执行排序的同一区块内多个交易之间不存在冲突；
S34、对于存在冲突的多个交易，停止排序版本号信息较晚的对应交易，并反馈交易发起方重新提交交易；
S35、将通过排序的交易提交至验证阶段。
进一步地，所述方法还包括：
S4、根据交易的请求更新验证键的键值和版本号信息。
进一步地，所述更新验证键的版本号信息包括修改执行更新的交易ID和存储此交易的区块ID，并生成新的当前版本号。
进一步地，所述步骤S4进一步包括分步骤：
S41、验证交易签名是否合法，若验证为不合法则反馈交易发起方重新提交交易；
S42、对通过签名验证的交易进一步验证交易内容是否合法，若验证为不合法则反馈交易发起方重新提交交易；
S43、对通过内容验证的交易，根据交易的请求更新验证键的键值和版本号信息。
进一步地，所述方法进一步包括：
当交易同时包括读取和更新验证键的请求时，优先执行步骤S2和步骤S3验证交易的读取请求，并对通过读取请求验证的交易，根据交易的更新请求更新验证键的键值和版本号信息。
进一步地，所述分步骤S25包括：
交易模拟执行成功后，产生响应值以及对验证键读取的结果，并对结果背书后反馈至交易发起方。
进一步地，所述分步骤S35包括：
将未打包的交易进行排序生成新的区块，并将新的区块广播至其他节点进行验证。
本发明还涉及一种基于Fabric的交易并发控制系统，其特征在于，包括：
客户端，用于提交交易请求并接收反馈的结果；
验证键建立模块，用于建立交易过程所涉及的验证键的集合；
交易模拟模块，用于使用验证键校验当前执行模拟的交易是否与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，并对通过验证的交易执行模拟；
交易排序模块，用于使用验证键校验当前执行排序的同一区块内多个交易之间是否存在冲突，并对通过验证的交易执行排序；
交易验证模块，用于验证交易生成的新的区块。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
本发明还涉及一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述存储器，用于存储验证键；
所述处理器，用于通过调用验证键，执行上述的方法。
本发明的有益效果为：
采用本发明所述基于Fabric的交易并发控制方法及系统，通过在模拟阶段检查附加的验证键的键值和所属区块确定当前交易是否为无效交易，以及通过在排序阶段内额外检查同一区块内不同交易是否使用了同样版本的验证键确定当前交易是否为无效交易，从而实现在验证之前的模拟与排序阶段也能确定无效交易并反馈，因此实现了无效交易的提前结束，有效节省了系统资源，并在模拟、排序和验证三个阶段都实现了真正的并发交易控制。
附图说明
图1为本发明基于Fabric的交易并发控制方法流程示意图。
图2为本发明基于Fabric的交易并发控制系统结构示意图。
图3为本发明第一实施例交易并发控制过程图。
图4为本发明第二实施例交易并发控制过程图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。
如图1所示为本发明基于Fabric的交易并发控制方法流程示意图，包括：
S1、建立交易过程所涉及的验证键的集合，所述验证键包括键值和版本号信息，所述版本号信息包括当前版本号、执行更新的交易ID和存储此交易的区块ID；
S2、在模拟阶段，使用验证键校验当前执行模拟的交易是否与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，并停止模拟存在冲突的交易；
S3、在排序阶段，使用验证键校验当前执行排序的同一区块内多个交易之间是否存在冲突，并停止排序存在冲突的交易；
S4、根据交易的请求更新验证键的键值和版本号信息。
相较现有技术，本发明特点在于步骤S2和步骤S3中实现了在模拟和排序阶段确定存在冲突的交易并停止处理，能够节约系统资源并加快交易反馈速度。当交易同时包括读取和更新验证键的请求时，优先执行步骤S2和步骤S3验证交易的读取请求，并对通过读取请求验证的交易，根据交易的更新请求更新验证键的键值和版本号信息。
其中，步骤S2进一步包括分步骤：
S21、识别当前执行模拟的交易读取的验证键；
S22、将验证键的区块ID与最新验证通过的区块ID进行比较；
S23、若验证键的区块ID大于最新验证通过的区块ID，则判断当前执行模拟的交易与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，否则判断当前执行模拟的交易与已进入验证阶段的任意交易不存在冲突；
S24、停止模拟存在冲突的交易，并反馈交易发起方重新提交交易；
S25、将通过模拟的交易提交至排序阶段，特别是交易模拟执行成功后，产生响应值以及对验证键读取的结果，并对结果背书后反馈至交易发起方。
如图3所示为本发明第一实施例的交易并发控制过程图，第一实施例中给出了一种在模拟阶段识别冲突交易并停止模拟的情况，具体实现步骤包括：
(1)获取当前各记账节点的账本上已保存的最后一个区块的区块ID(最新验证通过的区块ID，last-block-ID)为4；
(2)存在有balA、balB两个验证键(key)：对应自身的键值Value及版本号信息Version number；
验证键的版本号信息包括更新操作的交易ID(Transaction ID)和存储该交易的区块的ID(Block ID)。
则balA、balB验证键的当前账本状态如表1所示：
表1
(3)由客户端创建T0交易提案，发送到各背书节点；
交易信息如下：
T0交易：读取balA的值；
(4)各背书节点接收到T0交易提案请求：
①首先验证发送交易者的签名是否合法，若不合法，则提示交易无效，并返回给客户端，若合法，则继续；
②校验交易提案格式是否合法，若不合法，则提示交易无效，并返回给客户端；
③验证通过后，调用链码模拟执行交易并签名：
T0交易读取balA的值为70：
判定balA键的block-ID的值是否小于或等于last-block-ID的值，balA键的block-ID的值为4，等于last-block-ID的值，则说明当前正在模拟执行读取balA值的交易与正处于验证阶段中的所有交易不发生读写冲突，该笔交易打包到下个区块上；
(5)各背书节点模拟背书操作后，产生响应值、读/写集的事务结果，对结果进行背书签名并返回给客户端，T0交易完成执行。
每笔交易对每个键的读集和写集看作为若干比特位的向量，向量的位数取决于键的数量如表2所示：
表2
(6)接下来，假设各记账节点接收到新的区块的区块ID(block-ID)的值为5：
新区块中包含T1交易、T2交易：
T1交易：修改balA的值为50；
T2交易：修改balB的值为100；
首先进行验证：
验证交易消息结构是否正确、是否重复、是否有足够的背书以及读写集信息是否冲突；
T1交易、T2交易读写集如表3所示：
表3
①记账节点验证交易T1，验证通过后，将balA的值修改为50，修改成功后当前区块账本状态如表4所示：
表4
②记账节点验证交易T2，验证通过后，将balB的值修改为100，修改成功后当前区块账本状态如表5所示：
表5
(7)与T1交易、T2交易同时的，假设有客户端创建T3交易提案，发送到背书节点：
交易信息如下：
T3交易：读取balB的值；
(8)背书节点验证发送交易者的签名、交易提案格式，验证通过后模拟执行交易T3，读取balB的值，并签名：
此时，T1交易、T2交易还未通过验证，即区块ID(block-ID)的值为5的新的区块还没有通过验证，当前last-block-ID的值任然为4。balB键的block-ID的值为5大于last-block-ID的值4，则说明当前正在模拟执行读取balB值的交易与正处于验证阶段中的交易发生了读写冲突，所以不能将该笔交易打包到下个区块上，停止模拟T3交易；
(9)通知响应的客户端重新提交T3交易申请；
(10)验证通过T1、T2交易后，将写集提交到当前的状态数据库中。将last-block-ID修改为5。
在第一实施例中，T0交易通过了步骤S2的验证，完成模拟；T1、T2交易仅涉及更新，不涉及读取验证键，因此也可以通过模拟；T3交易由于其希望读取的区块ID大于最新验证通过的区块ID，因此不能通过步骤S2验证，被停止模拟。相较现有技术，本发明方法可以提前中止如T3交易类型的冲突交易，无需再进行后续步骤，节省系统资源。
步骤S3进一步包括分步骤：
S31、识别同一区块内读取同一验证键的多个交易；
S32、验证多个交易所读取的同一验证键是否具有同样的版本号信息；
S33、若多个交易所读取的同一验证键存在不同的版本号信息，则判断当前执行排序的同一区块内多个交易之间存在冲突，否则判断当前执行排序的同一区块内多个交易之间不存在冲突；
S34、对于存在冲突的多个交易，停止排序版本号信息较晚的对应交易，并反馈交易发起方重新提交交易；
S35、将通过排序的交易提交至验证阶段，特别是将未打包的交易进行排序生成新的区块，并将新的区块广播至其他节点进行验证。
如图4所示为本发明第二实施例的交易并发控制过程图，第二实施例中给出了一种在排序阶段识别冲突交易并停止模拟的情况，具体实现步骤包括：
(1)假设当前各记账节点的账本上已保存的最后一个区块的区块ID(last-block-ID)为7；
(2)由客户端创建T4交易提案，发送到各背书节点；
交易信息如下：
T4交易：修改balA的值为150；
balA验证键，当前账本状态如表6所示：
表6
(3)背书节点接收到T4交易提案请求：
①首先验证发送交易者的签名是否合法，若不合法，则提示交易无效，并返回给客户端；
②若合法，则校验交易提案格式是否合法，若不合法，则提示交易无效，并返回给客户端；
③若合法，则调用链码模拟执行交易；
④模拟执行成功后，产生响应值、读/写集的事务结果，对结果进行背书签名并返回给客户端；
(4)同时，各节点接收到最新的区块block-ID为8，但此时block-ID为8的区块实际还未通过验证成为新的最后一个区块；
①首先对最新的区块内包含的T4交易进行验证：
1)交易消息结构是否正确；
2)是否重复、是否有足够的背书；
3)以及读写集信息是否冲突；
4)T4交易验证通过后，将balA的值修改为150，T4交易完成模拟阶段，将会进入排序阶段。修改成功后当前区块账本状态如表7所示：
表7
(5)进一步地，由客户端创建T6交易提案，发送到背书节点：
交易信息如下：
T6交易：读取balA的值；
(6)背书节点接收到T6交易提案请求，首先验证发送交易者的签名、交易提案格式，验证通过后，获取balA的值为150，block-ID为8；
(7)在排序阶段，由于T4交易、T6交易读取同一个验证键balA的block-ID不同，T4交易读取的block-ID为7，而T6交易读取的block-ID为8，T6交易读取的block-ID大于T4交易读取的block-ID，说明T4交易涉及对balA的键值更改，判定T6交易为无效交易，不再对其进行排序，提前中止此交易；
(8)T4交易提交到排序服务，排序服务对未打包的交易进行排序生成区块后广播给其他节点；
(9)各节点验证最新区块通过后，将新区块加入区块链，将写操作集合提交更新到状态数据库中，将last-block-ID修改为8。
本发明还涉及一种结构如图2所示结构的基于Fabric的交易并发控制系统，包括：
客户端，用于提交交易请求并接收反馈的结果；
验证键建立模块，用于建立交易过程所涉及的验证键的集合；
交易模拟模块，用于使用验证键校验当前执行模拟的交易是否与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，并对通过验证的交易执行模拟；
交易排序模块，用于使用验证键校验当前执行排序的同一区块内多个交易之间是否存在冲突，并对通过验证的交易执行排序；
交易验证模块，用于验证交易生成的新的区块。
使用该系统能够用于执行上述交易并发控制方法。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于Fabric的交易并发控制方法，其特征在于，包括：
S1、建立交易过程所涉及的验证键的集合，所述验证键包括键值和版本号信息，所述版本号信息包括当前版本号、执行更新的交易ID和存储此交易的区块ID；
S2、在模拟阶段，使用验证键校验当前执行模拟的交易是否与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，并停止模拟存在冲突的交易；
S3、在排序阶段，使用验证键校验当前执行排序的同一区块内多个交易之间是否存在冲突，并停止排序存在冲突的交易；
其中，步骤S2进一步包括分步骤：
S21、识别当前执行模拟的交易读取的验证键；
S22、将验证键的区块ID与最新验证通过的区块ID进行比较；
S23、若验证键的区块ID大于最新验证通过的区块ID，则判断当前执行模拟的交易与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，否则判断当前执行模拟的交易与已进入验证阶段的任意交易不存在冲突；
S24、停止模拟存在冲突的交易，并反馈交易发起方重新提交交易；
S25、将通过模拟的交易提交至排序阶段；
步骤S3进一步包括分步骤：
S31、识别同一区块内读取同一验证键的多个交易；
S32、验证多个交易所读取的同一验证键是否具有同样的版本号信息；
S33、若多个交易所读取的同一验证键存在不同的版本号信息，则判断当前执行排序的同一区块内多个交易之间存在冲突，否则判断当前执行排序的同一区块内多个交易之间不存在冲突；
S34、对于存在冲突的多个交易，停止排序版本号信息较晚的对应交易，并反馈交易发起方重新提交交易；
S35、将通过排序的交易提交至验证阶段。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
S4、根据交易的请求更新验证键的键值和版本号信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新验证键的版本号信息包括修改执行更新的交易ID和存储此交易的区块ID，并生成新的当前版本号。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括分步骤：
S41、验证交易签名是否合法，若验证为不合法则反馈交易发起方重新提交交易；
S42、对通过签名验证的交易进一步验证交易内容是否合法，若验证为不合法则反馈交易发起方重新提交交易；
S43、对通过内容验证的交易，根据交易的请求更新验证键的键值和版本号信息。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
当交易同时包括读取和更新验证键的请求时，优先执行步骤S2和步骤S3验证交易的读取请求，并对通过读取请求验证的交易，根据交易的更新请求更新验证键的键值和版本号信息。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分步骤S25包括：
交易模拟执行成功后，产生响应值以及对验证键读取的结果，并对结果背书后反馈至交易发起方。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分步骤S35包括：
将未打包的交易进行排序生成新的区块，并将新的区块广播至其他节点进行验证。
8.一种基于Fabric的交易并发控制系统，其特征在于，包括：
客户端，用于提交交易请求并接收反馈的结果；
验证键建立模块，用于建立交易过程所涉及的验证键的集合；
交易模拟模块，用于使用验证键校验当前执行模拟的交易是否与已进入验证阶段的任意交易存在冲突，并对通过验证的交易执行模拟；
交易排序模块，用于使用验证键校验当前执行排序的同一区块内多个交易之间是否存在冲突，并对通过验证的交易执行排序；
交易验证模块，用于验证交易生成的新的区块。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述存储器，用于存储验证键；
所述处理器，用于通过调用验证键，执行权利要求1至7中任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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