[发明专利]一种基于多核架构的智能合约执行优化方法

权利要求书

1.一种基于多核架构的智能合约执行优化方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)并行挖矿阶段：矿工收集交易信息对智能合约进行初次调用执行，对交易进行标记并对执行顺序进行记录，包含步骤：

S1、并行化执行交易；

S2、标记交易的执行顺序使交易的结构可以复现；

2)并行验证阶段：验证结点对交易的结构进行复现，并对冲突的交易进行分组，验证交易的最终状态，包含步骤：

S3、根据挖矿结点提供的标记信息对交易进行复现；

S4、利用贪心分组策略将冲突的交易进行分组并行化；

S5、保证组内交易的执行顺序避免锁的争用和等待；

S6、对交易的结果进行验证。

2.根据权利要求1所述的基于多核架构的智能合约执行优化方法，其特征在于：所述步骤S1的具体操作为：使用自旋锁(pinLock)和时间戳(Timestamp)来解决读写冲突和优先级的问题并使用缓存提交，进行读操作时将读到的数据复制到线程局部变量(ThreadLocal)中，如果Timestamp的值没有改变，则继续进行下一步操作，否则表明在这段时间内有其他的线程对该变量进行了写操作；此时需要重新读取原变量的值，直到Timestamp的值相同，在此过程中缓存策略将所有成功执行的操作先存储在缓存(Cache)中，当所有动作执行完毕提交或丢弃Cache。

3.根据权利要求1所述的基于多核架构的智能合约执行优化方法，其特征在于：所述步骤S2使用Spinlock执行交易并对交易进行标记，记录每个操作的前驱结点和锁定时间，具体操作为：开启三个工作线程对交易进行并行化执行，Ti表示线程，ti表示交易序号，采用Spinlock和乐观读对交易进行处理，并记录每个操作的前驱结点和锁定的时间戳，若交易没有前驱结点则标记为空，如交易有多个前驱结点，则按照顺序进行记录。

4.根据权利要求1所述的基于多核架构的智能合约执行优化方法，其特征在于：所述步骤S3通过S2标记的信息构造交易图谱，具体操作为：通过并行挖矿阶段标记的信息可以得到合约之间交易的邻接矩阵M1，M2和M3，其顶点顺序依次为M₁(V)＝{Kate，Ivy，Rita，Kim，Len，Eva，May，Zara，Lucy}，M₂(V)＝{Ruth，Elsa，Ruby}，M₃(V)＝{Vera，Kyra}，每当有一笔交易记录就会在账户之间形成一条有向边用1表示，否则用0表示，如公式所示：

其中：M表示邻接矩阵；

v_i，v_j表示任意两个顶点，即合约账户。

5.根据权利要求1所述的基于多核架构的智能合约执行优化方法，其特征在于：所述步骤S4根据机器的并发将交易分组，具体操作为：递归是解决线性分组最直接的手段之一，首先，按照交易的规模对冲突交易集合U进行升序排序，假设排序后的集合为SU＝{s₁，s₂，...，s_n}，通过不断比较前i个元素和后n-i个元素的最值，得到问题的最优解，如公式所示：

其中：n代表集合U中元素的个数；

M|n，k|代表将n个元素分成k组的最优解；

边界条件计算公式为：

6.根据权利要求1所述的基于多核架构的智能合约执行优化方法，其特征在于：所述步骤S5具体操作为：将分组后的交易分发给不同的消息队列并行执行，每个消息队列使用单一的消费线程进行串行执行，以保证组内交易的执行顺序避免锁的争用和等待。

7.根据权利要求1所述的基于多核架构的智能合约执行优化方法，其特征在于：所述步骤S6对基于多核架构的智能合约执行优化方法进行实验，具体操作为：基于Aelf区块链，使用经典的转账合约作为实验数据，通过设置交易数量(txCount)和交易冲突率(conflictRate)这两个参数控制冲突交易的比例，针对并行挖矿策略和并行验证策略设计实验，验证交易的冲突率对智能合约并行化执行效率的影响，并行挖矿和并行验证策略吞吐量和加速比的变化情况；并分别与Aelf区块链提出的串行挖矿和串行验证作对比，验证并行策略的优越性。