區塊鏈數據如何歸檔？冷熱分離方案了解一下_區塊鏈:ART

——Part1?現狀——

區塊鏈可以視作一個在分布式環境下眾多可信節點共同維護的且不可篡改的賬本。在區塊鏈系統中，數據以區塊作為基本單位，區塊鏈系統利用levelDB基于Key-Value結構的數據庫存取數據，通過多節點冗余存儲實現賬本可信，然而隨著區塊鏈運行時間的增長，區塊鏈的存儲容量將呈線性增長，且這種數據的增長速度甚至會超過存儲介質容量增長的速度，因此，區塊鏈數據存儲將成為限制區塊鏈技術發展的重要因素。

面對這一棘手的問題，數據歸檔技術應運而生，什么是數據歸檔呢？

——Part2?什么是數據歸檔——

數據備份的概念大家應該是比較了解的，隨著數字化的推進，企業對數據的敏感度逐漸增強，數據備份系統已經成為各大中型企業的必備系統。然而正如我們對數據歸檔認知的不足，企業對于數據歸檔的使用也不如數據備份廣泛。

備份的目的是為了恢復，保證在系統出現意外情況時業務的連續進展。對于企業來說，每天產生的大量數據，其實絕大部分的使用率很低，但是，出于一些特殊原因，這些數據卻必須保留以備查詢。簡言之，歸檔的目的是為了服務品質和保證數據的可管理，使得運行、維護、投入整體的成本降低，如何最大化使用存儲，保證數據的訪問。數據歸檔，即數據的使用。然而如何規范的歸檔數據呢？我們就得具備相應的歸檔原則。

廣元市政府：已完成首筆跨境區塊鏈應收賬款100萬元融資:廣元市中國銀行廣元分行在國家外匯管理局跨境金融區塊鏈服務平臺上成功為某企業辦理跨境區塊鏈應收賬款融資業務，成為廣元市內首家依托該平臺辦理應收賬款融資業務的金融機構。據悉，首筆業務已于11月10日落地，成功為某企業辦理跨境區塊鏈應收賬款融資100萬元。（廣元市人民政府官網）[2020/11/18 21:10:06]

數據存儲：無論是備份還是歸檔，數據的完整性必須得到保證，且需在規定時間內保證數據的安全存儲。保證數據的完整性、時效性及存儲的安全性。

數據易讀取：雖然大部分數據重復讀取可能性低，但歸檔系統依舊不是一個備份系統，必須保證在需要的時候能方便地讀取數據。保證系統數據的可讀性。

數據可擴展：由于存在不同種類的數據，且數據也是實時變化且增長迅猛，因此為滿足企業需求，還應具備可擴展的要求。

數據合法：任何的企業系統運作都應該遵守各項規章制度，要遵守政府和行業指定的各項法律、法規及各種規章。

日本交易所集團宣布對基于區塊鏈的證券交易后信息平臺進行測試:日本交易所集團（JPX）和日本證券存管中心有限公司（Japan Securities Depository Center，Inc）今天宣布，他們將啟動試點，測試基于分布式賬本技術(DLT)的證券交易后信息共享平臺。根據JPX的“區塊鏈/DLT在資本市場基礎設施中應用的概念驗證測試”計劃，該測試將在2020年4月至10月進行。（Financefeeds）[2020/3/6]

——Part3實現難點——

正如大家所知，區塊鏈存在數據單向增長的特性，這樣數據量的增多會導致系統磁盤空間占用率高，所以需要研發區塊鏈專用數據歸檔技術，將數據進行“冷熱分離”，保障系統的高效可靠運轉；

另外，因為區塊鏈是一個在分布式環境下眾多可信節點共同維護的且不可篡改的賬本，所以傳統的數據歸檔技術無法解決多個節點數據歸檔某一范圍數據而賬本狀態保持一致性的問題，在實際情況中還存在區塊鏈上單一節點數據歸檔導致的多節點數據同步時賬本狀態一致性的問題。

聲音 | 銀保監會吳劍：區塊鏈能最大限度避免煉油企業偷逃稅款:據經濟參考報消息，區塊鏈問題專家、銀保監會柳州監管分局局長吳劍表示，地煉企業、運輸企業、倉儲、零售終端及用油企業相互之間存在著很強的“網絡結構”，通過區塊鏈技術嵌入的方式，能夠最大限度地覆蓋產業鏈中的每一個環節，也就最大限度避免煉油企業偷逃稅款的可能性。[2018/10/22]

總結：

1.區塊鏈存在數據單向增長，需要進行冷熱分離存儲；

2.分布式環境下，難以保證所有節點實時進行數據歸檔且保證數據狀態的一致性；

3.單一節點數據歸檔導致多節點數據同步時狀態一致性難以保證。

——Part4?數據歸檔的架構解讀——

了解了數據歸檔的基本概念，那么，在區塊鏈中它是如何運作的呢？數據歸檔功能的主要職責是將一部分舊的線上數據移到線下轉存。對此，趣鏈科技提出了區塊鏈數據歸檔的方法，使得整個區塊鏈系統能在不停機情況下，將區塊鏈數據劃分為鏈上、鏈下兩部分，熱數據仍保留在鏈上，但冷數據可以存儲在低成本的硬件設備上，進行動態的數據歸檔。而且，通過數據調度層，可以很好地實現熱數據和冷數據的靈活訪問，熱數據直接通過平臺訪問，冷數據則通過歸檔數據瀏覽技術瀏覽。另外，每個節點可以自主、多次地對數據進行歸檔，從而使得系統的鏈上數據量維持在一個穩定水平，有效釋放磁盤空間。

聲音 | 美國學者：區塊鏈是推動未來數十年經濟社會變遷的五大關鍵產業之一:據界面消息，約翰霍普金斯大學杰出訪問研究員Alec Ross近日表示，機器人、尖端生命科學、網絡安全、大數據以及數字化金融（例如區塊鏈的應用）是推動未來數十年經濟社會變遷的五大關鍵產業。 這些產業擁有很高的技術含量，且相關技術的發展離不開創新與協作，這就推升了企業對彈性、協作空間的需求。[2018/9/27]

為更形象地講解數據歸檔技術，我們以趣鏈數據歸檔為講解內容進行：

區塊鏈的數據歸檔方式是一種基于狀態備份的歸檔方法。

簡單來說，用戶想要對某一個區塊鏈節點做數據歸檔，必須在過去某一時刻對區塊鏈制作一個狀態快照；

進行數據歸檔時，可以將快照點之前所有的區塊鏈數據進行歸檔轉儲，以實現區塊鏈節點存儲壓力的減負。后續未歸檔第一個區塊的節點成為新鏈的1號區塊。

科銳國際副總裁：區塊鏈等新興行業人才短缺，薪酬漲幅明顯:6月8日，“2018中國獵頭行業發展峰會”在重慶舉行。科銳國際副總裁曾誠在演講中表示，從目前情況看，人才的需求趨勢已發生明顯變化，人工智能、算法等數字化人才成為各行業的爭奪熱門。數據統計顯示，薪酬最高的板塊包括區塊鏈、泛娛樂等新興行業板塊，由于這類行業成熟人才短缺，薪酬漲幅明顯。[2018/6/11]

▲?數據歸檔流程

制作快照：

1.系統獲取最近距離的快照，即比當前要做快照的區塊號小的最大的高度，返回該快照的信息。若沒有任何快照，則以0號區塊數據為基礎新建快照并作為start，其制作的高度為end。

2.快照拷貝以單純的磁盤io拷貝一份第一步獲得的賬本到新文件夾，并作為后續賬本操作的基礎。

3.根據日志數據，遍歷線上，制作到賬本，且同時遍歷區塊的merkleRoot，保證賬本的正確性。

檢查快照：

遍歷snashot數據庫中的狀態數據，重新計算出bucketTree的根哈希，與最新的區塊哈希對比，以保證制作的快照與實際的賬本是否一致。

數據歸檔：

如圖，用戶發起數據歸檔請求，要求將快照點前所有的區塊鏈數據進行轉儲歸檔。該節點將所需轉儲的區塊數據以及相應的交易回執等數據轉儲，且將本地的創世狀態內容更新為之前備份得到的快照狀態。

如果說區塊鏈正常的狀態變遷是狀態終點不停向前更新的過程，那么數據歸檔就是一個區塊鏈狀態起點向終點更新的過程。下面是一個比較典型的相關數據平臺應用案例：

數百家中心數據，存量數據4T，日均10GB，年均3.6T數據上鏈，由于鏈上存儲通常采用SSD硬盤，導致存儲成本高昂。針對此問題，我們采用定期歸檔的方式對鏈上數據進行歸檔，由圖可見，我們采用了分段存儲的方式，平臺可對任意的某段數據進行歸檔操作并保證各節點數據狀態的一致性。保證鏈上數據穩定在1T左右，有效地釋放磁盤空間的同時，極大地降低了成本，增加了系統性能。

上述的數據歸檔主要是針對區塊鏈數據，而部署在區塊鏈上的智能合約，同樣有較大的存儲需求用來記錄龐大的業務數據。針對于這部分數據，趣鏈提供了另外一種歸檔機制，用戶僅需發起一筆帶有特殊標記的交易，調用智能合約中自定義的歸檔函數，即可實現合約數據的轉儲。合約編碼者可以在合約中實現任意邏輯的歸檔函數，以滿足不同的業務需求。

——?Part5總結?——

在本片中較為詳細地講解了數據歸檔技術在區塊鏈中的使用，不僅實現了數據的冷熱分離存儲，保證了單一節點的數據歸檔而保持整個區塊鏈所有節點的賬本狀態的一致性，而且實現了分段存儲的模式，使得數據在任意范圍內被歸檔。

從設計角度來看，數據歸檔后不影響原先鏈上數據的正確性與連續性，而且支持不同節點、不同分區自定義歸檔序列的范圍。

從功能角度來看，數據歸檔主要解決區塊鏈鏈上數據的冗余問題。減少鏈上數據存儲壓力，將過期數據和歷史數據進行線下的存儲，突破鏈上存儲的限制。并且，并發執行數據歸檔過程中的各種操作，提升了歸檔的效率。

從應用場景來看，數據歸檔適用于數據冗余存儲、鏈式遞增、時效有限等情況導致的存儲資源被大量過期數據占用的痛點。對于數據歸檔或者區塊鏈技術有興趣的小伙伴，添加小助加入技術交流群，歡迎您和我們共享觀點，共論區塊鏈的無限未來～

作者簡介

陳少蔚

趣鏈科技基礎平臺部文檔工程師

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