[发明专利]一种面向联盟链的交易并行处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向联盟链的交易并行处理方法，所述方法包括：对交易进行预处理，通过静态分析或模拟执行的方式获得交易的读写集，利用共识算法对交易进行排序打包并生成区块，使用单个线程对交易按区块中的顺序进行锁的分配和管理，从而使得区块链节点可以确定性地并行执行区块中的交易。本发明还公开了实现上述并行处理方法的系统。本发明实现了区块链节点上交易的并行处理，提升了交易在节点上执行的性能，在大大提高了节点的吞吐的同时保证了各节点交易执行顺序的一致。本发明还提出了一种面向联盟链的交易并行处理系统。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，涉及一种交易并行处理技术，具体是一种面向联盟链的交易并行处理方法及系统。

背景技术

区块链是一种面向互不可信环境的多方共同维护的分布式账本，具有去中心化、不可篡改、历史数据可追溯等特点。然而，作为一种去中心化的拜占庭容错的分布式系统，区块链系统在计算和存储方面的性能较低，严重制约了系统吞吐，难以满足企业级应用的高吞吐需求。

在公有链系统中，共识往往是整个系统的瓶颈所在。但在联盟链中，基于更好的网络环境和更高效的共识算法，交易执行的效率逐渐成为影响系统吞吐的关键所在。传统的区块链采用串行执行交易的方式，串行执行能够保证交易在所有节点上执行的一致性，但并没有充分利用大多数计算机多核架构的优势，性能较低，难以满足企业级应用的高吞吐需求。而以Fabric为代表的一些联盟链采用EOV架构，即预执行-共识-验证三个阶段。在验证阶段，利用乐观并发技术来验证交易，从而实现了较高的执行效率。但存在交易被中止的情况，这在某些应用场景下往往是难以接受的。

因此，为了提升交易执行性能，提高整个系统的吞吐量，从而能够较好的满足高性能需求，同时保证百分百的交易提交率，有必要提出一种面向联盟链的交易并行处理方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种面向联盟链的交易并行处理方法。以提高区块链节点的交易执行性能为目标，针对现有技术的缺失，提出一种面向联盟链的交易并行处理方法。在交易的并行处理过程中，本发明首先通过静态分析或模拟执行的方法确定每笔交易的读写集，再根据交易读写集以及在区块中的顺序使用排序锁对交易进行并行执行。由于使用了锁机制保证读写集冲突的交易不会并行执行，保证了不存在交易会被中止，即使存在预执行读写集与实际读写集冲突的交易，也可以通过再次执行来提交，从而实现了百分百的交易提交率。

本发明提供了一种面向联盟链的交易并行处理方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：对客户端发起的交易提案进行预处理；

步骤2：通过共识算法对交易进行排序打包并生成区块，保证每笔交易在被打包的块中拥有一个全局唯一的顺序；

步骤3：区块链节点收到区块后，对区块内所有交易以确定性排序锁的方式加锁；

步骤4：按排序锁并行执行区块内的交易；

步骤5：对于依赖交易，如果正式执行期间实际访问的键与步骤1中确定的读写集相同，则执行该交易；如果正式执行期间实际访问的键与步骤1中确定的读写集不同，则中止该交易，然后使用实际执行的读写集尝试重新获得锁并执行。

步骤1中，所述预处理是指利用静态分析或者模拟执行的方法确定交易的读写集，所述读写集是指利用静态分析或模拟执行的方法获得该合约实际运行时需要访问的状态；

所述步骤3进一步可以包括以下步骤：

步骤3-1：区块链节点启动锁管理线程对所有交易进行锁管理；

步骤3-2：锁管理线程按区块中交易的顺序依次扫描每笔交易，并对该笔交易所需的读集和写集分别尝试获取读锁和写锁，从而保证交易按区块中的顺序依次获得执行所需的锁。

所述步骤4进一步可以包括以下步骤：