面向以太坊的高效多版本状态存储方案

摘要

随着以太坊等区块链技术的发展，其账本状态数据库也日渐膨胀，当前以太坊状态存储所使用的Merkle Patricia Trie(MPT)存在严重的性能问题.本文深入分析了MPT导致性能瓶颈的原因，协同考虑MPT访问特征与底层存储引擎设计，针对性地提出了一种高效多版本状态数据存储方案MVSLT.该方案通过写时复制技术，实现了轻量级快照与多版本存储；通过Lazy-Trie结构，优化了热点数据读写路径；利用基于创建-销毁集合的版本快照空间管理机制，实现了历史状态的高效修剪，从而应对以太坊节点在处理增长的交易量时遭遇的读写效率和存储空间的挑战.本文实现了MVSLT的原型系统，并通过与现有以太坊客户端实现相比较，验证了该方案的有效性与实用性.实验结果表明，MVSLT在交易执行性能、写入放大、以及历史状态修剪等方面均表现出明显优势.

关键词

区块链 / 可验证数据结构 / 默克尔帕特里夏树 / 多版本

基金资助

中国科学院战略性先导科技专项项目(XDA19020102)资助