CN114416765B - 一种区块链交易无级预测执行方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区块链交易无级预测执行方法及***，方法包括如下步骤：第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；共识节点对第一候选区块进行共识；第二区块的高度提案节点通过接收第一区块打包完成的事件确认信息，从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；共识节点在第一候选区块完成共识后，通过接收第一区块共识完成的事件确认信息，对第二候选区块进行共识；重复执行上述所有步骤，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。可充分利用冗余算力，将交易执行和区块打包更早的进行执行，提高区块处理并行度，提升交易处理效率。

Description

一种区块链交易无级预测执行方法及***

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种区块链交易无级预测执行方法及***。

背景技术

区块链是一个信息技术领域的术语。从本质上讲，它是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景，基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。

CN202010059234.9公开了一种区块预打包方法：首先，在检测到区块预打包指令时，基于交易权重对交易池中的交易进行优先级排序。而后，在排序后的交易中选出预设数量的交易进行交易验证，得到预打包交易并执行预打包交易，得到交易结果，并基于该交易结果对预打包交易中的交易进行关联性分组。最后将分组后的预打包交易打包成预区块以及在交易验证流程中，基于交易分组匹配方法对新区块中交易进行交易验证。该采用预打包的打包方式，预打包受到共识的处理流程和计算资源限制，无法实现对交易的并行打包处理，交易处理性能存在瓶颈，且无法充分利用节点冗余算力。

CN202011368260.6公开了一种基于区块链的交易打包方法：对交易集合列表中的多笔交易记录进行去重处理；将交易集合列表中剩余的交易记录，打包生成多个候选区块；将多个候选区块放入候选块队列中；在共识流程开始时，从候选块队列中拉取指定候选区块发起共识。从而在共识流程的打包阶段，直接从候选块队列中拉取指定候选区块发送共识，无需再从交易池拉取交易记录进行打包。该方案中公开了“交易集合列表中交易去重处理后打包生成多个候选区块，并放入候选区块队列中”。可见，其方案需要在每一个候选区块共识完成后才开始进行下一候选区块打包，仍为预打包方案，受限于共识的处理流程，无法实现对交易并行打包处理，交易处理性能存在瓶颈。此方案采用的是单一的提案节点或有轮换的单一提案节点对候选区块交易打包，无法充分利用机构冗余计算资源，区块处理速率低下。

因此，在现有区块链交易执行的基础上，如何提供一种区块链交易无级预测执行方法及***，充分利用机构的冗余计算资源，实现对交易无级预测执行，对交易进行并行打包处理，以提升交易处理效率，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的区块链交易无级预测执行方法及***，可充分利用冗余算力，实现对交易无级预测执行，在交易冲突较少场景下，提高区块处理并行度，提升交易处理效率。

本发明实施例提供一种区块链交易无级预测执行方法，包括如下步骤：

第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；共识节点对所述第一候选区块进行共识；

第二区块的高度提案节点通过接收所述第一区块打包完成的事件确认信息，从所述交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；

所述共识节点在所述第一候选区块完成共识后，通过接收所述第一区块共识完成的事件确认信息，对所述第二候选区块进行共识；

重复执行上述所有步骤，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。

进一步地，对任一候选区块进行共识之前，包括：

验证当前候选区块交易与交易读写集是否存在冲突，若无冲突，则对所述当前候选区块进行共识。

进一步地，对任一候选区块进行共识之前，还包括：

若存在冲突，则将已打包的所有区块丢弃，重新开始所有交易的打包。

进一步地，所述事件确认信息均基于区块确认事件处理机制构建。

进一步地，所述第一区块打包完成的事件确认信息基于交易打包完成事件确认机制构建。

进一步地，所述第一区块共识完成的事件确认信息基于区块共识完成事件确认机制构建。

本发明实施例提供一种区块链交易无级预测执行***，适用于如上述任一项所述的区块链交易无级预测执行方法，包括：

打包模块，用于第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；用于共识节点对所述第一候选区块进行共识；

以及用于第二区块的高度提案节点通过接收所述第一区块打包完成的事件确认信息，从所述交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；

共识模块，用于所述共识节点在所述第一候选区块完成共识后，通过接收所述第一区块共识完成的事件确认信息，对所述第二候选区块进行共识；

根据所述打包模块与共识模块，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。

进一步地，对任一候选区块进行共识之前，还包括：

验证模块，用于验证当前候选区块交易与交易读写集是否存在冲突，若存在冲突，则将已打包的所有区块丢弃，重新开始所有交易的打包；若无冲突，则对所述当前候选区块进行共识。

进一步地，所述打包模块包括：交易打包事件推送子模块，用于生成所述第一区块打包完成的事件确认信息。

进一步地，所述打包模块包括：区块共识事件推送子模块，用于生成所述第一区块共识完成的事件确认信息。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种区块链交易无级预测执行方法，包括如下步骤：第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；共识节点对第一候选区块进行共识；第二区块的高度提案节点通过接收第一区块打包完成的事件确认信息，从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；共识节点在第一候选区块完成共识后，通过接收第一区块共识完成的事件确认信息，对第二候选区块进行共识；重复执行上述所有步骤，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。该方法可充分利用冗余算力，实现对交易无级预测执行，将交易执行和区块打包更早的进行执行，能够在交易冲突较少场景下，提高区块处理并行度，提升交易处理效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的区块链交易无级预测执行流程图；

图2为本发明实施例提供的交易预打包方案示意图；

图3为本发明实施例提供的区块链存算分离架构示意图；

图4为本发明实施例提供的交易无级打包模块图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供一种区块链交易无级预测执行方法，参照图1所示，包括如下步骤：

第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；共识节点对第一候选区块进行共识；

第二区块的高度提案节点通过接收第一区块打包完成的事件确认信息，从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；

共识节点在第一候选区块完成共识后，通过接收第一区块共识完成的事件确认信息，对第二候选区块进行共识；

重复执行上述所有步骤，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。

本实施例提供的区块链交易无级预测执行方法，基于区块链存算分离架构，利用冗余计算资源，实现对区块链交易无级预测执行，实现无级打包（提前打包），可实现将交易执行和区块打包更早的进行执行，能够在交易冲突较少的场景下，提高区块处理的并行度，提升交易处理效率。利用机构冗余计算资源，基于上一区块确认事件处理机制，在上一区块确认上一区块完成打包之后，即开始下一区块打包（即在在上一区块打包结束后，立即开始下一区块打包），基于此可实现及早对交易进行冲突检测；若打包的区块间交易无冲突，则将无级打包的区块直接进行后续共识，可实现将交易执行及区块打包更早的执行，从而提高区块处理的并行度。

具体本实施例中的区块链交易处理的实际应用场景可以为淘宝交易中的买卖记录、金融跨行跨境交易或银行内部交易***等等。其中，具体本实施例中的交易指transaction，即一次区块链的合约调用，由区块链的客户端产生。

对相关概念进行说明：

交易：对区块链智能合约的一次调用，包含调用智能合约的全部信息：智能合约名称、调用函数名称、参数等。

交易池：节点自身维护的、用于暂存收到的交易的内存区域。

交易打包：从交易池取批量交易，并将合法交易、区块高度、区块时间戳、交易执行结果等信息组装为候选区块的过程。

预打包：交易预打包即在上一区块打包完成形成候选区块，且各节点对候选区块完成共识后，并在候选区块落盘写入数据存储之前，下一区块高度的提案节点开始对下一个区块提前打包。交易预打包具体流程及步骤可参照图2所示，包括：

1）本区块高度的提案节点从交易池获取一批交易并预执行交易，随后打包交易形成候选区块并广播候选区块对候选区块进行共识；

2）各节点对候选区块共识完成，并在候选区块落盘写入数据存储之前，下一区块高度提案节点开始进行下一区块打包；

3）重复步骤1）、2）即为交易预打包方案。

区块链存算分离架构，参照图3所示，包括：任务管理调度单元、计算资源、存储资源管理调度单元和存储资源。

其中，任务管理调度单元接收任务管理调度请求，将任务管理调度请求分发到计算资源；计算资源接收到任务管理调度请求后，通过存储资源管理调度单元并行读取存储资源模块的数据；计算资源在完成数据读取后，执行计算任务，并将执行结果通过存储资源管理调度单元分片存储到存储资源中。本区块链存算分离架构，将区块链网络中各节点的账本存储资源与计算资源完全解耦，可达到存算分离，将区块链网络中各节点的账本存储资源与计算资源完全解耦。存储资源以分片存储的方式进行数据存储；计算资源以无状态的形式提供计算服务，存储资源和计算资源共同构成分布式存算分离架构，且存储与计算资源均可独立扩容。

下面对本实施例提供的区块链交易无级预测执行方法的详细方案进行阐述：

基于冗余调度计算架构（即区块链存算分离架构），本方案充分利用冗余调度计算资源，实现对区块链交易无级预测执行，即基于区块确认事件处理机制，下一区块高度提案节点基于上一区块打包完成事件确认消息，随后开始下一区块的打包（即在上一区块打包结束后，立即开始下一区块打包），并在各节点对上一区块完成共识之后，下一区块高度提前打包的区块开始进行共识流程。在上述流程中，若区块间交易无冲突，则将无级打包的区块直接进入后续共识流程；若区块间交易存在冲突（该无级打包的区块交易与提前打包的区块交易，即交易读写集间存在冲突），则将提前无级打包的区块丢弃，并重新对提前打包的所有交易进行打包。

参照图1所示，具体执行流程如下：

1）当前区块高度（即可理解为第一区块高度）提案节点从交易池获取一批交易并预执行，随后将交易打包，形成候选区块（第一候选区块）。在当前区块高度提案节点完成一批交易获取后，下一区块高度（即可理解为第二区块高度）提案节点同样从交易池获取一批交易并预执行，随后将交易打包，形成本区块高度的候选区块（第二候选区块）。其中，下一区块高度提案节点确认上一区块高度提案节点已完成一批交易获取的方式为：基于上一区块交易获取完成事件确认模块，即下一区块高度提案节点通过接收上一区块已完成一批交易获取（打包完成）的事件确认消息，随即开始下一区块交易的获取。

2）当各共识节点对当前候选区块（即第一候选区块）完成共识后，开始对第二候选区块的共识流程：对第二候选区块进行共识。其中，下一区块高度提案节点确认上一高度区块已完成共识的方式为：基于区块共识完成事件确认机制，即下一区块高度提案节点通过接收上一区块已完成共识的事件确认消息，随即开始下一区块共识流程。如此，可接续对第三、第四个等后续区块进行提前打包（即无级打包）和共识。若上一区块与下一区块间交易（交易读写集）存在冲突，则将已提前打包的所有区块丢弃并重新开始所有交易的打包；若上一区块与下一区块间交易（交易读写集）无冲突，则将已提前打包的下一区块直接进入共识流程，对下一区块进行共识。

本实施例，基于充分利用冗余调度的计算资源，实现了交易的无级预测打包，可实现将交易执行和区块打包更早的进行执行，且可实现及早地对交易进行冲突检测，该方案能够在交易冲突较少场景下，提高区块处理并行度，提升交易处理效率。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了区块链交易无级预测执行***，由于该***所解决问题的原理与前述区块链交易无级预测执行方法相似，因此该***的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

一种区块链交易无级预测执行***，包括：

打包模块，用于第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；用于共识节点对第一候选区块进行共识；

以及用于第二区块的高度提案节点通过接收第一区块打包完成的事件确认信息，从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；

共识模块，用于共识节点在第一候选区块完成共识后，通过接收第一区块共识完成的事件确认信息，对第二候选区块进行共识；

根据打包模块和共识模块，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。

进一步地，对任一候选区块进行共识之前，还包括：

验证模块，用于验证当前候选区块交易与交易读写集是否存在冲突，若存在冲突，则将已打包的所有区块丢弃，重新开始所有交易的打包；若无冲突，则对当前候选区块进行共识。

具体地，参照图4所示，打包模块包括：交易打包事件推送子模块，用于生成第一区块打包完成的事件确认信息。

打包模块还包括：区块共识事件推送子模块，用于生成第一区块共识完成的事件确认信息。

本实施例提供的区块链交易无级预测执行***，基于冗余调度计算架构，充分利用冗余算力，实现对交易无级预测执行，将交易执行和区块打包更早的进行执行，并实现及早地对交易进行冲突检测，能够在交易冲突较少场景下，提高区块处理并行度，提升交易处理效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种区块链交易无级预测执行方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；共识节点对所述第一候选区块进行共识；

第二区块的高度提案节点通过接收所述第一区块打包完成的事件确认信息，从所述交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；

所述共识节点在所述第一候选区块完成共识后，通过接收所述第一区块共识完成的事件确认信息，对所述第二候选区块进行共识；

重复执行上述所有步骤，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。

2.如权利要求1所述的一种区块链交易无级预测执行方法，其特征在于，对任一候选区块进行共识之前，包括：

验证当前候选区块交易与交易读写集是否存在冲突，若无冲突，则对所述当前候选区块进行共识。

3.如权利要求2所述的一种区块链交易无级预测执行方法，其特征在于，对任一候选区块进行共识之前，还包括：

若存在冲突，则将已打包的所有区块丢弃，重新开始所有交易的打包。

4.如权利要求1所述的一种区块链交易无级预测执行方法，其特征在于，所述事件确认信息均基于区块确认事件处理机制构建。

5.如权利要求4所述的一种区块链交易无级预测执行方法，其特征在于，所述第一区块打包完成的事件确认信息基于交易打包完成事件确认机制构建。

6.如权利要求4所述的一种区块链交易无级预测执行方法，其特征在于，所述第一区块共识完成的事件确认信息基于区块共识完成事件确认机制构建。

7.一种区块链交易无级预测执行***，其特征在于，适用于如权利要求1-6任一项所述的区块链交易无级预测执行方法，包括：

打包模块，用于第一区块的高度提案节点从交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第一候选区块；用于共识节点对所述第一候选区块进行共识；

以及用于第二区块的高度提案节点通过接收所述第一区块打包完成的事件确认信息，从所述交易池获取一批交易并预执行，将交易打包，形成第二候选区块；

共识模块，用于所述共识节点在所述第一候选区块完成共识后，通过接收所述第一区块共识完成的事件确认信息，对所述第二候选区块进行共识；

根据所述打包模块与共识模块，分别对后续区块进行交易打包和共识，直至所有区块完成交易打包和共识。

8.如权利要求7所述的一种区块链交易无级预测执行***，其特征在于，对任一候选区块进行共识之前，还包括：

验证模块，用于验证当前候选区块交易与交易读写集是否存在冲突，若存在冲突，则将已打包的所有区块丢弃，重新开始所有交易的打包；若无冲突，则对所述当前候选区块进行共识。

9.如权利要求7所述的一种区块链交易无级预测执行***，其特征在于，所述打包模块包括：交易打包事件推送子模块，用于生成所述第一区块打包完成的事件确认信息。

10.如权利要求7所述的一种区块链交易无级预测执行***，其特征在于，所述打包模块包括：区块共识事件推送子模块，用于生成所述第一区块共识完成的事件确认信息。

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