[发明专利]区块链交易池的分片方法、系统、存储介质和计算机系统

说明书

本发明涉及一种区块链交易池的分片方法、系统、存储介质和计算机系统，采用分治法的思想，提出对交易池结构的分片改进，将单个完整的大的区块链交易池，分片划分为若干小的标准交易池，以供后续调用处理交易或参与区块链系统的其它进程。使得线程对交易池的读写锁竞争控制在限定的小标准交易池范围内，在读写锁的加锁或解锁操作中，无需对整个大的区块链交易池进行读写锁的加锁或解锁操作，避免了多个操作之间的拥塞问题，能有效降低冲突的频率，提升交易吞吐率，从而提升交易池整体的处理效率、进而提升区块链系统的整体性能。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种交易池的分片技术。

背景技术

区块链系统的交易是指发给区块链系统的一段请求数据，可用于部署智能合约，调用智能合约接口，维护智能合约的生命周期，以及管理资产和价值交换。交易主要由发送者、接受者、交易数据和交易签名四部分组成，是区块链系统各种应用的基础。

以用户发起的交易为例，首先，用户需要用自己的私钥给自己创建的交易签名，然后把签名后的交易发送到区块链上，接着由区块链系统的多个节点完成共识处理，随后执行交易相关的智能合约代码，生成交易指定的状态数据，最后，由记账节点将交易打包到新发布区块里，和状态数据一起落盘存储。至此，该交易被区块链系统确认，而被确认的交易被认为同时具备了一致性和事务性。

区块链交易池(TxPool交易缓冲池)，用来暂存未被加入到区块的交易(包括本节点创建的交易和其他节点广播过来的交易)。一方面，需要检验所有提交交易的合法性，另一方面，然后从中选择合法交易交由区块链系统的共识机制确认，并需要缓存所有待处理的合法交易。交易池作为区块链系统的核心部件，在交易发出到上链的整个生命周期里都有交易池的参与，因此，交易池的性能直接影响区块链系统性能。

如图1所示(以太坊的交易池)，区块链交易池的资源调度存在于每条交易从发出到上链的全生命周期里(包括：RPC线程，Sync线程，Channel线程，Verify线程和打包线程等)。例如，网络接收到一个待打包的交易，需要获取交易池的写锁(独占模式锁住)，然后将交易写入交易池中，共识模块打包过程需要获取交易池读锁(共享模式锁住)，从中提取交易进行执行，当交易执行完并获得区块后，获取写锁(独占模式锁住)，从交易池中删除已打包交易。但是，现有方法在该过程，对交易池整体频繁使用读写锁，导致交易池的锁竞争成为系统“热点”，制约了区块链系统的整体性能的进一步提升。尤其是，制约区块链系统交易吞吐率的提升(transaction-per-second,TPS每秒处理的交易的次数)随着用户量和交易量的增加，低TPS已经不能满足需求，成为制约区块链系统性能提升的瓶颈。

为了提升TPS，业界提出了不同的交易池优化方案。公开号为CN110599136A的专利，提供了一种区块链交易池流量管控的方法，通过获取区块链节点对应的用户集合，以及所述区块链节点对应的交易池的最大缓存容量，为所述用户集合中的每个用户分别配置与所述交易池关联的流量阈值，用以提供交易池的整体利用率。FISCO BCOS对交易池性能的优化采用拆分且并行执行交易验证任务、交易异步通知策略来优化交易流水线处理效率。

现有区块链交易池进行读操作或写操作都是通过线程实现的，线程作为独立运行和调度的基本单位。现有的区块链系统有且仅有一个完整的交易池，通过读写锁进行调度，为了保持数据的一致性，每个操作都需要对交易池整体进行加锁或解锁，由于使用大量的锁导致多个操作之间产生堵塞。

因此，如何优化区块链交易池，避免频繁读写锁，进而提升区块链系统的整体性能，是目前区块链技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种区块链交易池的分片方法，包括：

确定需要划分的标准交易池S_i的数量X；其中X为正整数；2≤i≤X；

为每个所述标准交易池S_i，匹配一一对应的唯一标识；