2.0版本新特性

群组架构

2.0版本中新增了群组架构,用于克服系统吞吐能力的瓶颈。

传统的区块链平台,整个网络维护一个账本,所有节点参与到这个账本的共识和存储,系统的吞吐能力无法横向扩展。

群组架构允许网络中存在多个不同的账本,每个账本是一个独立的小组,节点可以选择加入某些小组,参与到该组账本的共识和存储,随着小组数量的增加,系统的吞吐能力能够横向扩展。

群组架构中,各群组独立执行共识流程,这样的设计设计考虑了性能、隐私性和扩展性。如所有群组采用同一个共识模块,一方面共识模块会成为性能的瓶颈,在参与节点多,系统吞吐量大的情况下,共识计算无法扩展。 另一方面,如果所有参与机构都加入共识,相当于在共识环节打破了群组边界,群组内的交易被其他机构知晓,如果只由部分“权威”机构参与共识,则存在中心化的风险。所以,按群组的粒度划分,由群组内参与者决定如何进行共识,一个群组内的共识不受其他群组影响,群组内维护自己的交易事务和数据,使得各群组之间解除耦合,独立运作,也便于进行横向扩展。

群组架构也有别与传统的多链架构,传统多链架构中,每条链在物理上和逻辑上都相互独立,一个节点只能参与其中一条链,在运维和管理上都导致成本成倍增加。 群组架构的设计,一个组相当于一条链,实现了传统多链的扩展目的,同时一个节点可以参与到多条链,能够极大地简化运维复杂度,降低管理成本。

另外,FISCO BCOS还将持续基于群组架构,实现动态管理和跨链服务,实现企业间建立联盟和组建链像建“聊天群”一样便利。

更多的群组介绍,请参考群组架构设计文档群组使用教程

分布式存储

2.0版本中新增了对分布式数据存储的支持,克服了本地化数据存储的诸多限制。

1.0版本中,节点采用LevelDB将数据存储于本地,这种模式受限于本地磁盘大小,当业务量增大时数据膨胀,数据迁移也是一个非常复杂的问题,业界大部分的区块链平台也面临类似问题。

通过支持节点将数据存储在远端分布式系统中,分布式存储方案有以下优点:

  • 支持多种存储引擎,选用高可用的分布式存储系统,可以支持数据简便快速地扩容;
  • 将计算和数据隔离,节点故障不会导致数据异常;
  • 数据在远端存储,数据可以在更安全的隔离区存储,这在很多场景中非常有意义;
  • 分布式存储不仅支持Key-Value形式,还支持SQL方式,使得业务开发更为简便;
  • 世界状态的存储也从原来的MPT存储结构转为分布式存储,避免了世界状态急剧膨胀导致性能下降的问题。
  • 优化了数据存储的结构,更节约存储空间,存取效率更高。

同时,2.0版本仍然兼容1.0版本的本地存储模式。更多关于存储介绍,请参考分布式存储设计文档

预编译合约

2.0版本中新增了对预编译合约的支持,大幅提升了智能合约的执行效率。

FISCO BCOS 1.0从以太坊技术体系继承而来,合约采用Solidity编写。 Solidity合约需要通过特殊的编译器(Solc)编译成二进制字节码以及ABI(接口描述文件),二进制字节码部署在链上,由EVM(以太坊虚拟机)解释执行。 Solidity具有很多优良的特性,比如图灵完备、可扩展性强等等。但是Solidity合约也有一些缺陷,包括执行效率较低,部署流程复杂等。

2.0实现了一套在底层通过C++实现的预编译合约框架,可以方便扩展用户所需的合约。预编译合约执行效率远远高于Solidity合约,突破了EVM的执行性能限制。 同时,预编译合约兼容Solidity的调用方式,使用方式保持一致。

FISCO BCOS 2.0的所有系统合约已经采用预编译合约方式实现,天然集成在底层平台,无需用户手动部署。 另外,还有类似CRUD操作等也由预编译合约实现,更多预编译合约的介绍,请参考预编译设计文档预编译合约开发文档

合约CRUD接口

2.0版本中新增了符合CRUD接口的合约接口规范,简化了将主流的面向SQL设计的商业应用迁移到区块链上的成本。

1.0版本的合约,数据存储在合约的成员变量,例如采用Map/List等形式,合约的逻辑直接面向这些存储变量。 2.0版本基于预编译合约,实现了一套CRUD基本数据访问接口规范合约,基于CRUD接口编写业务合约,实现传统面向SQL方式的业务开发流程,这种方式有下面几个好处:

  • 与传统业务开发模式类似,简化了合约开发学习成本;
  • 合约只需关系核心逻辑,存储与计算分离,方便合约升级;
  • CRUD底层逻辑基于预编译合约实现,数据存储采用分布式存储,效率更高;

同时,2.0版本仍然兼容1.0版本的合约,更多关于CRUD接口的介绍,请参考使用CRUD接口

并行交易处理

2.0版本中新增了合约交易的并行处理机制,进一步提升了合约的并发吞吐量。

1.0版本以及大部分业界传统区块链平台,交易是被打包成一个区块,在一个区块中交易顺序串行执行的。 2.0版本基于预编译合约,实现一套并行交易处理模型,基于这个模型可以自定义交易互斥变量。 在区块执行过程中,系统将会根据交易互斥变量自动构建交易依赖关系图——DAG,基于DAG并行执行交易,最好情况下性能可提升数倍(取决于CPU核数)。

正在紧张开发测试中,将在2.0后续版本中加入。

虚拟机

2.0版本引入了最新的以太坊虚拟机版本,支持Solidity 0.5版本。同时,引入了EVMC扩展框架,支持扩展不同虚拟机引擎。 底层内部集成支持interpreter虚拟机,未来可扩展支持WASM/JIT等虚拟机。

更多关于虚拟机的介绍,请参考虚拟机设计文档

控制台

2.0版本新增控制台,便于用户快速接入使用区块链功能。

控制台是2.0重要的交互式客户端工具,它拥有丰富的命令,可以查询区块链状态,管理区块链节点,部署并调用合约等功能。 相比于传统的nodejs等脚本工具,控制台安装简单、使用体验更好。详细请查看控制台使用手册

密钥管理服务

2.0版本对落盘加密进行了重塑升级,开启落盘加密功能时,依赖KeyManager服务进行密钥管理,安全性更强。

KeyManager在Github开源发布,节点与KeyManager的交互协议是开放的,支持机构设计实现符合自身密钥管理规范的KeyManager服务,比如采用硬件加密机技术。 该部分更详细的文档请参考使用文档设计文档

准入控制

2.0版本对准入机制进行了重塑升级,包括网络准入机制和群组准入机制,在不同维度对链和数据访问进行安全控制。

采用新的权限控制体系,基于表进行访问权限的设计,另外还支持CA黑名单机制,可以实现对作恶/故障节点的屏蔽。 详情请查看准入机制设计文档

异步事件

2.0版本同时支持交易上链异步通知、区块上链异步通知以及自定义的AMOP消息通知等机制。

模块重塑

2.0版本对核心模块进行升级重塑,进行模块化的单元测试和端对端集成测试,支持自动化持续集成和持续部署。

Release note

请查看v2.0.0