CN116048886A - 一种进行区块链节点主备切换的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种进行区块链节点主备切换的方法和装置，区块链节点包括若干计算设备和数据库，数据库中存储有锁信息表，锁信息表包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间，方法应用于第一计算设备，该方法的一具体实施方式包括：从数据库读取锁信息表，得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间；如果第一设备信息和第一计算设备的第二设备信息不相同，根据锁信息表中的第一锁更新时间和预先设定的锁租期，确定锁是否超时；响应于确定锁超时，向数据库发送用于更新锁信息表中的信息的第一请求；响应于确定第一请求成功更新了锁信息表中的信息，成为区块链节点的主计算设备。

Description

一种进行区块链节点主备切换的方法和装置

技术领域

本说明书实施例属于区块链技术领域，尤其涉及一种进行区块链节点主备切换的方法和装置。

背景技术

区块链(Blockchain)是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链***中按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。由于区块链具有去中心化、信息不可篡改、自治性等特性，区块链也受到人们越来越多的重视和应用。

对于业务直连区块链的某个联盟参与方节点的数据访问场景，当节点出现故障后，业务客户端无法继续从可信且具备权限的节点上继续获取数据，数据的持续导出出现中断。对于业务而言，希望能始终保持与链节点持续访问连接。在数据存储这一层，用户可通过接入一个高可用的数据库进程以达到数据层面的高可用保障，然而在链节点层面，当进程或节点服务器出现故障时，链不再往数据库写入新的数据，直接影响到用户对最新数据的获取。因此，为了保证存入数据库的区块数据的实时性和不间断性，需要让链节点具有热备切换的能力。

发明内容

本说明书的一个或多个实施例描述了一种进行区块链节点主备切换的方法和装置。

根据第一方面，提供一种进行区块链节点主备切换的方法，上述区块链节点包括若干计算设备和数据库，上述数据库中存储有锁信息表，上述锁信息表包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间，上述方法应用于第一计算设备，上述方法包括：从上述数据库读取上述锁信息表，得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间；如果上述第一设备信息和上述第一计算设备的第二设备信息不相同，根据上述锁信息表中的第一锁更新时间和预先设定的锁租期，确定锁是否超时；响应于确定锁超时，向上述数据库发送用于更新上述锁信息表中的信息的第一请求，上述第一请求中包括上述第一设备信息、上述第一锁更新时间、上述第二设备信息，上述数据库用于在处理上述第一请求时在确定上述锁信息表中的信息与上述第一请求中的上述第一设备信息和上述第一锁更新时间一致的情况下，根据上述第一请求更新上述锁信息表；响应于确定上述第一请求成功更新了上述锁信息表中的信息，成为上述区块链节点的主计算设备。

根据第二方面，提供了一种进行区块链节点主备切换的装置，上述区块链节点包括若干计算设备和数据库，上述数据库中存储有锁信息表，上述锁信息表包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间，上述装置设置于第一计算设备，上述装置包括：读取单元，配置为从上述数据库读取上述锁信息表，得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间；确定单元，配置为如果上述第一设备信息和上述第一计算设备的第二设备信息不相同，根据上述锁信息表中的第一锁更新时间和预先设定的锁租期，确定锁是否超时；发送单元，配置为响应于确定锁超时，向上述数据库发送用于更新上述锁信息表中的信息的第一请求，上述第一请求中包括上述第一设备信息、上述第一锁更新时间、上述第二设备信息，上述数据库用于在处理上述第一请求时在确定上述锁信息表中的信息与上述第一请求中的上述第一设备信息和上述第一锁更新时间一致的情况下，根据上述第一请求更新上述锁信息表；切换单元，配置为响应于确定上述第一请求成功更新了上述锁信息表中的信息，成为上述区块链节点的主计算设备。

根据第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当上述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行上述第一方面所描述的方法。

根据第四方面，提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，上述存储器中存储有可执行代码，上述处理器执行上述可执行代码时，实现如第一方面上述的方法。

根据本说明书实施例提供的进行区块链节点主备切换的方法和装置，该区块链节点包括若干计算设备和数据库，该数据库中存储有锁信息表，该锁信息表中包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间。首先，第一计算设备可以从数据库读取锁信息表，从而得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间。如果锁信息表中的第一设备信息和第一计算设备的第二设备信息不相同，则表示第一计算设备未持有锁，不是主计算设备，此时，第一计算设备可以根据锁信息表中的第一锁更新时间和预设的锁租期，确定锁是否超时。如果锁超时，则向数据库发送用于更新锁信息表中的信息的第一请求，该第一请求中可以包括第一设备信息、第一锁更新时间和第二设备信息。数据库在处理第一请求时，在确定锁信息表中的信息与第一请求中的第一设备信息和第一锁更新时间一致的情况下，根据第一请求更新锁信息表。如果第一请求成功更新了锁信息表中的信息，则第一计算设备成为区块链节点的主计算设备。由此，通过在数据库中设置锁信息表，实现了区块链节点的主、备计算设备之间的顺利切换，保证了区块链节点的高可用性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一实施例中的区块链架构图；

图2示出了本说明书实施例可以应用于其中的一个应用场景的示意图；

图3示出了初始时第一计算设备抢锁的示意图；

图4示出了根据一个实施例的进行区块链节点主备切换的方法的流程示意图；

图5示出了根据一个实施例的进行区块链节点主备切换的装置的示意性框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

图1示出了一实施例中的区块链架构图。在图1所示的区块链架构图中，区块链100中包括N个节点，图1中示意示出节点1-节点8。节点之间的连线示意性的表示P2P(Peer toPeer，点对点)连接，所述连接例如可以为TCP连接等，用于在节点之间传输数据。

区块链领域中的交易可以指在区块链中执行并记录在区块链中的任务单元。交易中通常包括发送字段(From)、接收字段(To)和数据字段(Data)。其中，在交易为转账交易的情况中，From字段表示发起该交易(即发起对另一个账户的转账任务)的账户地址，To字段表示接收该交易(即接收转账)的账户地址，Data字段中包括转账金额。

区块链中可提供智能合约的功能。区块链上的智能合约是在区块链***上可以被交易触发执行的合约。智能合约可以通过代码的形式定义。在区块链中调用智能合约，是发起一笔指向智能合约地址的交易，使得区块链中每个节点分布式地运行智能合约代码。

在部署合约的场景中，例如，Bob将一个包含创建智能合约信息(即部署合约)的交易发送到如图1所示的区块链中，该交易的data字段包括待创建的合约的代码(如字节码或者机器码)，交易的to字段为空，以表示该交易用于部署合约。节点间通过共识机制达成一致后，确定合约的合约地址“0x6f8ae93…”，各个节点在状态数据库中添加与该智能合约的合约地址对应的合约账户，分配与该合约账户对应的状态存储，并存储合约代码，将合约代码的哈希值保存在该合约的状态存储中，从而合约创建成功。

在调用合约的场景中，例如，Bob将一个用于调用智能合约的交易发送到如图1所示的区块链中，该交易的from字段是交易发起方(即Bob)的账户的地址，to字段为上述“0x6f8ae93…”，即被调用的智能合约的地址，交易的data字段包括调用智能合约的方法和参数。在区块链中对该交易进行共识之后，区块链中的各个节点可分别执行该交易，从而分别执行该合约，基于该合约的执行更新状态数据库。

区块链中的共识机制是区块链节点就区块信息(或称区块数据)达成全网一致共识的机制，可以保证最新区块被准确添加至区块链。当前主流的共识机制包括：工作量证明(Proof of Work，POW)、股权证明(Proof of Stake，POS)、委任权益证明(Delegated Proofof Stake，DPOS)、实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)算法等。其中，在各种共识算法中，通常在预设数目的共识节点对待共识的数据(即共识提议)达成一致之后，从而确定对该共识提议的共识成功。具体是，在PBFT算法中，对于N≥3f+1个共识节点，可容忍f个恶意节点，也就是说，当N个共识节点中2f+1个节点达成一致时，可确定共识成功。

如前所述，为了保证存入数据库的区块数据的实时性和不间断性，需要让链节点具有热备切换的能力。为此，本说明书的实施例提供了一种进行区块链节点主备切换的方法，作为示例，图2示出了本说明书实施例可以应用于其中的一个应用场景的示意图。

如图2所示，在本应用场景中，区块链的区块链节点2包括第一计算设备201、第二计算设备202和数据库203。数据库203中存储有锁信息表2031，该锁信息表2031中可以包括区块号、锁持有设备的设备信息和锁更新时间。本例中，初始时，第一计算设备201为备计算设备，第二计算设备202持有锁为主计算设备。主计算设备可以在数据库203中写入区块数据，从计算设备可以将区块数据存储到内存缓存。本例中，区块号可以是指锁更新时间正在写入的区块的区块号，锁持有设备的设备信息可以为锁持有设备的IP地址(InternetProtocol Address，互联网协议地址)。作为示例，本例中，该锁信息表2031中可以包括区块号“100”、锁持有设备的第一设备信息“1.2.3.4:8888”和第一锁更新时间“2022-03-3 21:00:00”。第一计算设备201从数据库203中读取锁信息表2031，得到当前的锁持有设备的第一设备信息“1.2.3.4:8888”和第一锁更新时间“2022-03—3 21:00:00”。本例中，第一设备信息“1.2.3.4:8888”和第一计算设备201的第二设备信息“2.4.5.6:0000”不相同，即，第一计算设备201不是主计算设备。第一计算设备201可以根据锁信息表2031中的第一锁更新时间“2022-03—3 21:00:00”和预先设定的锁租期，判断锁是否超时。如果确定锁超时，第一计算设备201可以向数据库203发送用于更新锁信息表2031中的信息的第一请求，该第一请求中可以包括第一设备信息“1.2.3.4:8888”、第一锁更新时间“2022-03—3 21:00:00”、第一计算设备201的第二设备信息“2.4.5.6:0000”等信息。数据库203在处理第一请求时，在确定锁信息表2031中的信息与第一请求中的第一设备信息“1.2.3.4:8888”、第一锁更新时间“2022-03—3 21:00:00”等信息一致的情况下，根据第一请求更新锁信息表2031。如果第一请求成功更新了锁信息表2031，则第一计算设备201成功区块链节点的主计算设备。由此，通过在数据库203中设置锁信息表2031，实现了区块链节点的主、备计算设备之间的顺利切换，保证了区块链节点的高可用性。

由上述可知，在进行区块链节点的主、备计算设备切换之前，需要在数据库203中创建锁信息表，该锁信息表中可以包含区块号、锁持有设备的设备信息、锁更新时间等等。初始时，该锁信息表中的信息为空，即，区块号、锁持有设备的设备信息、锁更新时间等对应的值(value)为空(null)。之后，各计算设备根据初始信息尝试抢锁。作为示例，图3示出了初始时第一计算设备抢锁的示意图。在图3所示的例子中，包括第一计算设备201和数据库203。如图3所示，具体的抢锁过程可以如下所示：

S301，第一计算设备201从数据库203获取锁信息表。此时，锁信息表的信息为空。

S302，第一计算设备201根据锁信息表中的信息，向数据库203发送用于更新锁信息表中信息的请求。

作为示例，锁信息表可以通过原子变量存储，这样，第一计算设备201可以通过调用比较和交换(Compare And Swap，CAS)接口，请求对锁信息表中的信息进行更新。CAS算法是硬件对于并发操作共享数据的支持，CAS包含了三个操作数：内存值V、预设值A和更新值B。当且仅当V＝＝A时，将B写入内存；否则，不做任何操作。举例来说，假设锁信息表为“structured_election_table”，锁持有设备为“lock_owner”、锁更新时间为“update_time”，则第一计算设备201向数据库203发送用于更新锁信息表中信息的请求(即，用于抢锁的请求)的代码可以如下所示：

UPDATE`structured_election_table`

SET`lock_owner`＝[本计算设备的IP地址],`update_time`＝[当前时间]

WHERE`lock_owner`IS NULL；

也就是说，尝试当锁持有设备为空时，向锁信息表中写入本计算设备的IP地址和当前时间。

S303，针对更新请求数据库203向第一计算设备201返回值。

S304，第一计算设备201根据返回值判断是否抢到锁。

作为示例，第一计算设备201可以根据更新请求的返回值判断是否抢到锁，举例来说，成功更新锁信息表后UPDATE返回1，否则返回0。如果抢到锁，则作为区块链节点的主计算设备；如果没有抢到锁，则作为区块链节点的备(或从)计算设备。

继续参考图4，图4示出了根据一个实施例的进行区块链节点主备切换的方法的流程示意图。在图4所示的示例中，区块链节点包括若干计算设备和数据库。数据库中存储有锁信息表，锁信息表中包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间。数据库还可以用于存储区块链节点的区块数据，例如，区块、状态数据等等。图4所示的方法可以通过第一计算设备来执行，第一计算设备可以是若干计算设备中的任意一个计算设备。第一计算设备可以是任何具有计算、处理能力的装置、设备、设备集群等。如图4所示，该进行区块链节点主备切换的方法，可以包括以下步骤：

步骤410，从数据库读取锁信息表，得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间。

在本实施例中，第一计算设备可以从数据库查询锁信息表中的信息，从而得到锁信息表中当前记录的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间。

步骤420，如果第一设备信息和第一计算设备的第二设备信息不相同，根据锁信息表中的第一锁更新时间和预先设定的锁租期，确定锁是否超时。

在本实施例中，第一计算设备可以判断锁信息表中记录的锁持有设备的第一设备信息是否与自身的第二设备信息相同，即，第一计算设备可以判断自身是否持有锁。如果第一设备信息与第二设备信息相同，则表示第一计算设备自身持有锁，自身为主计算设备；如果不相同，则表示第一计算设备自身未持有锁，自身为备计算设备。如果第一计算设备未持有锁，则第一计算设备可以根据锁信息表中的第一锁更新时间和预设的锁租期，确定锁是否超时。具体的，针对锁，可以预先设置一个锁租期，例如，N秒。当锁信息表中的第一锁更新时间与当前时间之间的时间差值超过锁租期时，则表示锁超时。

步骤430，响应于确定锁超时，向数据库发送用于更新锁信息表中的信息的第一请求。

在本实施例中，如果确定锁超时，则第一计算设备可以向数据库发送用于更新锁信息表中信息的第一请求。该第一请求可以包括第一设备信息、第一锁更新时间、第二设备信息等。数据库用于在处理第一请求时在确定锁信息表中的信息与第一请求中的第一设备信息和第一锁更新时间一致的情况下，根据第一请求更新锁信息表。

在一些实现方式中，锁信息表可以通过原子变量存储。此时，上述向数据库发送用于更新锁信息表中的信息的第一请求，可以具体如下进行：通过调用比较和交换接口，向数据库发送第一请求，请求对锁信息表进行写入。

本实现方式中，数据库里面可以多线程并发对原子变量进行CAS写入，原子变量为原子操作的基本单位，原子变量可保证一系列原子操作不被打断，保证了线程操作的安全性。

在一些实现方式中，第一计算设备可以通过CAS接口请求对锁信息表进行更新。锁信息表中还可以包括第一区块号，第一区块号可以是第一锁更新时间正在写入数据库的区块的区块号。此时，第一请求还可以包括第一区块号和当前写入数据库的区块的区块号。数据库用于在处理第一请求时在确定锁信息表中的信息与第一请求中的第一设备信息、第一区块号和第一锁更新时间一致的情况下，根据第一请求更新锁信息表。

举例来说，假设锁信息表为“structured_election_table”，锁持有设备为“lock_owner”、锁更新时间为“update_time”，则第一计算设备向数据库发送用于更新锁信息表中信息的请求的代码可以如下所示：

UPDATE`structured_election_table`

SET`block_number`＝[当前写入数据库的区块的区块号],`lock_owner`＝[本计算设备的设备信息],`update_time`＝[当前时间]

WHERE`block_number`＝[第一区块号],`lock_owner`＝[第一设备信息],

`update_time`＝[第一锁更新时间]；

本例中，本计算设备的设备信息为第二设备信息。设备信息可以包括IP地址。

步骤440，响应于确定第一请求成功更新了锁信息表中的信息，成为区块链节点的主计算设备。

在本实施例中，针对第一计算设备发送的第一请求，数据库可以反馈值，根据该反馈值，第一计算设备可以判断第一请求是否成功更新了锁信息表中的信息。如果确定第一请求成功更新了锁信息表中的信息，则第一计算设备成为区块链节点的主计算设备。作为示例，主计算设备可以按照区块链节点的常规处理流程，将区块数据写入数据库中。例如，将每个区块内生成的所有写入操作作为一个完整的事务，在成块事件触发时提交事务。

在一些实现方式中，锁信息表还可以包括第一区块号，第一区块号可以是第一锁更新时间正在写入数据库的区块的区块号。以及，第一计算设备从备计算设备成为主计算设备之后，上述进行区块链节点主备切换的方法，还可以包括以下步骤：

1)，根据第一区块号和区块链最新共识成功的共识提议对应的区块的第二区块号，确定数据库中缺失的区块数据。

举例来说，假设第一区块号为101，而区块链最新共识成功的共识提议对应的区块的第二区块号为105，则根据第一区块号101和第二区块号105，可以确定数据库中可能缺失区块号为101、102、103、104的区块数据。作为示例，当原主计算设备出现故障时，原主计算设备将无法更新锁信息表中的信息，例如，无法更新锁信息表中的锁更新时间。此时，会出现主备切换的情况。而在出现故障的情况下，原主计算设备可能在数据库中成功写入了区块号为101的区块数据，也可能未成功写入。所以，数据库中可能缺失区块号为101的区块数据，也可能不缺失。此时，例如，新的主计算设备可以查询数据库，以确定数据库中是否缺失区块号为101的区块数据。又或者，新的主计算设备不通过查询数据库的方式判断数据库中是否缺失区块号为101的区块数据，而是直接将区块号为101的区块数据写入数据库，如果数据库已存在区块号为101的区块数据，则覆盖。由于在区块链场景下，单个区块的所有写入数据在数据库中是一个完整的事务提交，只有完全写成功或者完全写失败。而任何一个计算设备对相同区块号数据的更新都是幂等的，因此，上述覆盖不会对结果产生影响。作为示例，缺失的区块数据可以包括缺失的区块以及与缺失的区块对应的状态数据。

2)，获取数据库中缺失的区块数据，将缺失的区块数据存储到数据库。

在一些实现方式中，第一计算设备在成为区块链节点的主计算设备之前，第一计算设备还可以同步区块链节点的主计算设备的区块数据到内存缓存。以及，上述获取数据库中缺失的区块数据，可以具体如下实现：a)，响应于确定内存缓存中包括数据库中缺失的第一区块数据，从内存缓存中获取第一区块数据。b),对于内存缓存中未存储的、且数据库中缺失的第二区块数据，从其他区块链节点获取第二区块数据。通过本实现方式，可以优先从内存缓存中获取数据库中缺失的区块数据，对于内存缓存中未存储的区块数据，再去其他区块链节点获取，从而可以加快区块数据的获取，进而加快数据库的补齐。

可选的，第一计算设备在成为区块链节点的主计算设备之前，第一计算设备还可以将数据库中已存在的区块数据从内存缓存中删除。举例来说，第一计算设备可以定期查询数据库中最新成功存入的区块的区块号，根据查询到的区块号删除内存缓存中的部分区块数据。举例来说，假设查询到的最新成功存入的区块的区块号为105，则可以从内存缓存中删除区块号小于等于105的区块数据。

可以理解，在缺失的区块数据补齐之前，共识提议得到的新的区块可以缓存到内存缓存中。在对数据库补齐缺失的数据之后，切主完成，此后，第一计算设备作为区块链节点的主计算设备按照正常流程将区块数据写入数据库。

在一些实现方式中，在对数据库补齐缺失的数据之后，上述进行区块链节点主备切换的方法，还可以包括以下内容：根据共识提议执行第二区块号的区块中的多个交易，并根据多个交易的执行结果更新数据库。其中，根据多个交易的执行结果更新数据库包括，根据多个交易的执行结果，在状态数据库中更新状态树，生成区块，将生成的区块存储到区块数据库中。

在一些实现方式中，上述进行区块链节点主备切换的方法，还可以包括图4中未示出的以下内容：响应于确定第一请求未成功更新锁信息表中的信息，继续作为区块链节点的从计算设备运行。

在本实现方式中，如果确定第一请求未成功更新锁信息表中的信息，则表示第一计算设备抢锁失败，此时，第一计算设备将继续作为区块链节点的从计算设备运行。作为示例，区块链节点的从计算设备不需要向数据库写入区块数据。

在一些实现方式中，上述进行区块链节点主备切换的方法，还可以包括图4中未示出的以下内容：

S1，如果第一设备信息和第二设备信息相同，向数据库发送用于更新锁信息表中的信息的第二请求。

在本实现方式中，如果锁信息表中记录的锁持有设备的第一设备信息与第一计算设备的第二设备信息相同，则表示第一计算设备自身持有锁，第一计算设备为主计算设备。如果第一计算设备自身持有锁，则第一计算设备可以向数据库发送第二请求。该第二请求可以包括第一设备信息、第一锁更新时间和当前时间等。数据库用于在处理第二请求时在确定锁信息表中的信息与第二请求中的第一设备信息和第一锁更新时间一致的情况下，根据第二请求更新锁信息表。

可选的，第二请求还可以包括第一区块号和当前写入数据库的区块的区块号。数据库用于在处理第二请求时在确定锁信息表中的信息与第二请求中的第一设备信息、第一区块号和第一锁更新时间一致的情况下，根据第二请求更新锁信息表。

举例来说，假设锁信息表为“structured_election_table”，锁持有设备为“lock_owner”、锁更新时间为“update_time”，则第一计算设备向数据库发送用于更新锁信息表中的信息的第二请求的代码可以如下所示：

UPDATE`structured_election_table`

SET`block_number`＝[当前写入数据库的区块的区块号],`lock_owner`＝[本计算设备的设备信息],`update_time`＝[当前时间]

WHERE`block_number`＝[第一区块号],`lock_owner`＝[第一设备信息],

`update_time`＝[第一锁更新时间]；

本例中，本计算设备的设备信息为第二设备信息。第一设备信息和第二设备信息相同。设备信息可以包括IP地址。

S2，响应于确定第二请求成功更新了锁信息表中的信息，作为区块链节点的主计算设备继续维护锁租期。

在本实现方式中，针对第一计算设备发送的第二请求，数据库可以向第一计算设备反馈值，根据该反馈值，第一计算设备可以判断第二请求是否成功更新了锁信息表中的信息。如果第二请求成功更新了锁信息表中的信息，则第一计算设备作为区块链节点的主计算设备继续维护锁租期。即，第一计算设备在锁租期对应的时长内持有锁，作为主计算设备运行。

S3，响应于确定第二请求未成功更新锁信息表中的信息，成为区块链节点的从计算设备。

在本实现方式中，如果第二请求更新锁信息表中的信息失败，则表示第一计算设备的锁被抢占，则第一计算设备成为区块链节点的从计算设备。作为示例，当主计算设备出现故障时，主计算设备将无法更新锁信息表中的信息，例如，无法更新锁信息表中的锁更新时间，以继续维护锁租期。这种情况下，会出现锁超时，一旦出现锁超时，各计算设备就可以抢锁。成功抢到锁的计算设备会成为新的主计算设备。

回顾以上过程，在本说明书的上述实施例中，区块链节点包括若干计算设备和数据库，该数据库中存储有锁信息表，该锁信息表中包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间。首先，第一计算设备可以从数据库读取锁信息表，从而得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间。如果锁信息表中的第一设备信息和第一计算设备的第二设备信息不相同，则表示第一计算设备未持有锁，不是主计算设备，此时，第一计算设备可以根据锁信息表中的第一锁更新时间和预设的锁租期，确定锁是否超时。如果锁超时，则向数据库发送用于更新锁信息表中的信息的第一请求，该第一请求中可以包括第一设备信息、第一锁更新时间和第二设备信息。数据库在处理第一请求时，在确定锁信息表中的信息与第一请求中的第一设备信息和第一锁更新时间一致的情况下，根据第一请求更新锁信息表。如果第一请求成功更新了锁信息表中的信息，则第一计算设备成为区块链节点的主计算设备。由此，通过在数据库中设置锁信息表，实现了区块链节点的主、备计算设备之间的顺利切换，保证了区块链节点的高可用性。

根据另一方面的实施例，提供了一种进行区块链节点主备切换的装置，设置于第第一计算设备。

图5示出了根据一个实施例的进行区块链节点主备切换的装置500的示意性框图。上述区块链节点包括若干计算设备和数据库，上述数据库中存储有锁信息表，上述锁信息表包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间，上述装置500包括：读取单元501，配置为从上述数据库读取上述锁信息表，得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间；确定单元502，配置为如果上述第一设备信息和上述第一计算设备的第二设备信息不相同，根据上述锁信息表中的第一锁更新时间和预先设定的锁租期，确定锁是否超时；发送单元503，配置为响应于确定锁超时，向上述数据库发送用于更新上述锁信息表中的信息的第一请求，上述第一请求中包括上述第一设备信息、上述第一锁更新时间、上述第二设备信息，上述数据库用于在处理上述第一请求时在确定上述锁信息表中的信息与上述第一请求中的上述第一设备信息和上述第一锁更新时间一致的情况下，根据上述第一请求更新上述锁信息表；切换单元504，配置为响应于确定上述第一请求成功更新了上述锁信息表中的信息，成为上述区块链节点的主计算设备。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述装置500还包括：第一更新失败单元(图中未示出)，配置为响应于确定上述第一请求未成功更新上述锁信息表中的信息，继续作为上述区块链节点的从计算设备运行。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述装置500还包括：请求发送单元(图中未示出)，配置为如果上述第一设备信息和上述第二设备信息相同，向上述数据库发送用于更新上述锁信息表中的信息的第二请求，上述第二请求中包括上述第一设备信息、上述第一锁更新时间和当前时间，上述数据库用于在处理上述第二请求时在确定上述锁信息表中的信息与上述第二请求中的上述第一设备信息和上述第一锁更新时间一致的情况下，根据上述第二请求更新上述锁信息表；更新单元(图中未示出)，配置为响应于确定上述第二请求成功更新了上述锁信息表中的信息，作为上述区块链节点的主计算设备继续维护锁租期；第二更新失败单元(图中未示出)，配置为响应于确定上述第二请求未成功更新上述锁信息表中的信息，成为上述区块链节点的从计算设备。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述锁信息表还包括第一区块号，上述第一请求还包括上述第一区块号和当前写入上述数据库的区块的区块号，上述数据库用于在处理上述第一请求时在确定上述锁信息表中的信息与上述第一请求中的上述第一设备信息、上述第一区块号和上述第一锁更新时间一致的情况下，根据上述第一请求更新上述锁信息表。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述锁信息表还包括第一区块号；以及上述装置500还包括：缺失数据确定单元(图中未示出)，配置为根据上述第一区块号和上述区块链最新共识成功的共识提议对应区块的第二区块号，确定上述数据库中缺失的区块数据；获取单元(图中未示出)，配置为获取上述数据库中缺失的区块数据，将上述缺失的区块数据存储到上述数据库。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述缺失的区块数据包括缺失的区块及与上述缺失的区块对应的状态数据。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述装置500还包括：数据库更新单元(图中未示出)，配置为根据上述共识提议执行上述第二区块号的区块中的多个交易，并根据上述多个交易的执行结果更新上述数据库。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述装置500还包括：同步单元(图中未示出)，配置为同步上述区块链节点的主计算设备的区块数据到内存缓存；以及获取单元进一步配置为：响应于确定上述内存缓存中包括上述数据库中缺失的第一区块数据，从上述内存缓存中获取上述第一区块数据；对于上述内存缓存中未存储的、且上述数据库中缺失的第二区块数据，从其他区块链节点获取上述第二区块数据。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述装置500还包括：删除单元(图中未示出)，配置为将上述数据库中已存在的区块数据从上述内存缓存中删除。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述锁信息表通过原子变量存储，以及发送单元503进一步配置为：通过调用比较和交换接口，请求对上述锁信息表进行写入。

根据另一方面的实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当上述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行图4所描述的方法。

根据再一方面的实施例，还提供一种计算设备，包括存储器和处理器，其特征在于，上述存储器中存储有可执行代码，上述处理器执行上述可执行代码时，实现图4所描述的方法。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字***“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的***、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为服务器***。当然，本申请不排除随着未来计算机技术的发展，实现上述实施例功能的计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

虽然本说明书一个或多个实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。例如若使用到第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储、石墨烯存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种进行区块链节点主备切换的方法，所述区块链节点包括若干计算设备和数据库，所述数据库中存储有锁信息表，所述锁信息表包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间，所述方法应用于第一计算设备，所述方法包括：

从所述数据库读取所述锁信息表，得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间；

如果所述第一设备信息和所述第一计算设备的第二设备信息不相同，根据所述锁信息表中的第一锁更新时间和预先设定的锁租期，确定锁是否超时；

响应于确定锁超时，向所述数据库发送用于更新所述锁信息表中的信息的第一请求，所述第一请求中包括所述第一设备信息、所述第一锁更新时间、所述第二设备信息，所述数据库用于在处理所述第一请求时在确定所述锁信息表中的信息与所述第一请求中的所述第一设备信息和所述第一锁更新时间一致的情况下，根据所述第一请求更新所述锁信息表；

响应于确定所述第一请求成功更新了所述锁信息表中的信息，成为所述区块链节点的主计算设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

响应于确定所述第一请求未成功更新所述锁信息表中的信息，继续作为所述区块链节点的从计算设备运行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

如果所述第一设备信息和所述第二设备信息相同，向所述数据库发送用于更新所述锁信息表中的信息的第二请求，所述第二请求中包括所述第一设备信息、所述第一锁更新时间和当前时间，所述数据库用于在处理所述第二请求时在确定所述锁信息表中的信息与所述第二请求中的所述第一设备信息和所述第一锁更新时间一致的情况下，根据所述第二请求更新所述锁信息表；

响应于确定所述第二请求成功更新了所述锁信息表中的信息，作为所述区块链节点的主计算设备继续维护锁租期；

响应于确定所述第二请求未成功更新所述锁信息表中的信息，成为所述区块链节点的从计算设备。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锁信息表还包括第一区块号，所述第一请求还包括所述第一区块号和当前写入所述数据库的区块的区块号，所述数据库用于在处理所述第一请求时在确定所述锁信息表中的信息与所述第一请求中的所述第一设备信息、所述第一区块号和所述第一锁更新时间一致的情况下，根据所述第一请求更新所述锁信息表。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锁信息表还包括第一区块号；以及

在成为所述区块链节点的主计算设备之后，所述方法还包括：

根据所述第一区块号和所述区块链最新共识成功的共识提议对应区块的第二区块号，确定所述数据库中缺失的区块数据；

获取所述数据库中缺失的区块数据，将所述缺失的区块数据存储到所述数据库。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述缺失的区块数据包括缺失的区块及与所述缺失的区块对应的状态数据。

7.根据权利要求要求6所述的方法，其中，在对所述数据库补齐缺失的数据之后，所述方法还包括：

根据所述共识提议执行所述第二区块号的区块中的多个交易，并根据所述多个交易的执行结果更新所述数据库。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，在成为所述区块链节点的主计算设备之前，所述方法还包括：

同步所述区块链节点的主计算设备的区块数据到内存缓存；以及

所述获取所述数据库中缺失的区块数据，包括：

响应于确定所述内存缓存中包括所述数据库中缺失的第一区块数据，从所述内存缓存中获取所述第一区块数据；

对于所述内存缓存中未存储的、且所述数据库中缺失的第二区块数据，从其他区块链节点获取所述第二区块数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在成为所述区块链节点的主计算设备之前，所述方法还包括：

将所述数据库中已存在的区块数据从所述内存缓存中删除。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锁信息表通过原子变量存储，所述向所述数据库发送用于更新所述锁信息表中的信息的第一请求，包括：

通过调用比较和交换接口，请求对所述锁信息表进行写入。

11.一种进行区块链节点主备切换的装置，所述区块链节点包括若干计算设备和数据库，所述数据库中存储有锁信息表，所述锁信息表包括锁持有设备的设备信息和锁更新时间，所述装置设置于第一计算设备，所述装置包括：

读取单元，配置为从所述数据库读取所述锁信息表，得到当前的锁持有设备的第一设备信息和第一锁更新时间；

确定单元，配置为如果所述第一设备信息和所述第一计算设备的第二设备信息不相同，根据所述锁信息表中的第一锁更新时间和预先设定的锁租期，确定锁是否超时；

发送单元，配置为响应于确定锁超时，向所述数据库发送用于更新所述锁信息表中的信息的第一请求，所述第一请求中包括所述第一设备信息、所述第一锁更新时间、所述第二设备信息，所述数据库用于在处理所述第一请求时在确定所述锁信息表中的信息与所述第一请求中的所述第一设备信息和所述第一锁更新时间一致的情况下，根据所述第一请求更新所述锁信息表；

切换单元，配置为响应于确定所述第一请求成功更新了所述锁信息表中的信息，成为所述区块链节点的主计算设备。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-10中任一项的所述的方法。

13.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现权利要求1-10中任一项所述的方法。

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