[發明專利]一種可擴展的分布式查詢方法及裝置

有效

• 申請號: 201911033551.7
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110866046B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 景翔;劉佳皓;黃罡;蔡華謙
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F16/2458
• 分類號: G06F16/2458;H04L29/08
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發明提供了一種可擴展的分布式查詢方法及裝置，應用于P2P網絡系統中，所述P2P網絡系統包括多個節點；本發明通過維護具有高容錯和負載均衡的樹形結構的P2P網絡系統，將查詢條件廣播給P2P網絡系統中的節點，節點在收到查詢請求后，將本地滿足查詢條件的數據返回給P2P網絡系統中的父節點，父節點將所有孩子節點返回的數據和本地的查詢結果做去重和結算，將處理后的結果返回給該節點的父節點，以層層匯總的方式將數據返回給根節點，以此可降低代理節點的負載，保證低延遲，同時保證了系統的可擴展性。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，特別是涉及一種可擴展的分布式查詢方法以及一種可擴展的分布式查詢裝置。

背景技術

由于不可篡改性、匿名性和去中心化等特性，區塊鏈技術得到了工業界和學術界的廣泛關注，催生了大量區塊鏈應用，包括比特幣、以太坊等。傳統區塊鏈采用鏈式結構賬本，通過全網共識機制維護全局統一的最長鏈，交易吞吐量低、交易費用高且不可擴展，使其不能應用于對實時性要求較高和高吞吐量的場景中，如銀行和交易所等。

針對這一問題，近期的區塊鏈研究和實踐中出現了一種新型的基于圖結構的分布式賬本，與鏈式賬本不同，基于圖結構的賬本通常采用非工作量證明機制PoW的共識算法，在聯盟鏈的應用場景中，為了進一步提高交易吞吐量，并沒有采用數據全網同步的方式，而采用了隨機化存儲的策略，交易被隨機存放到網絡中的若干節點上,且共識算法基于所有相關節點的檢索結果。但是這種基于圖結構隨機存儲的分布式賬本對交易的查詢提出了巨大挑戰，即如何要在節點數量和全網TPS(每秒鐘的交易數量)增加的情況下，保證查詢功能的可擴展性。

發明內容

本發明提供一種可擴展的分布式查詢方法和一種可擴展的分布式查詢裝置，以解決在圖結構隨機存儲的分布式賬本中，如何保證查詢功能的可擴展性的問題。

為了解決上述問題，本發明公開了一種可擴展的分布式查詢方法，所述方法應用于對等計算P2P網絡系統中，所述P2P網絡系統包括多個節點，所述節點中包括積極列表Active List，所述Active List分為活躍列表Eager List和惰性列表Lazy List；其中，所述節點的Eager List中存放的是在P2P網絡系統上和該節點建立TCP連接的節點，用于傳遞消息；所述節點的Lazy List是所述Active List除Eager List中的剩余節點，用于傳遞消息的摘要或消息的ID，用于P2P網絡系統的優化和容錯；所述方法包括：

第一節點獲得其父節點廣播的查詢請求，所述第一節點為所述P2P網絡系統中的任一節點；

所述第一節點通過樹形維護程序將所述查詢請求廣播給自身的孩子節點；所述孩子節點用于利用所述P2P網絡系統的樹形結構，將所述查詢請求再廣播給自身相應的孩子節點，自身相應的孩子節點重復上述廣播步驟，直至將所述查詢請求廣播至該P2P網絡系統上的所有節點；每個節點在收到查詢的請求后，檢索本地數據庫，并等待其孩子節點的結果返回，當收集完所有的孩子節點返回的數據后，做結算和去重操作，并將結果返回給其父節點；經過層層反饋，當接收到用戶查詢請求的根節點收到所有孩子節點的返回結果時，做最終的結算和去重操作，生成最終查詢結果，并將最終查詢結果返回給該用戶；

針對所述樹形維護程序，所述方法包括：

所述第一節點在將所述查詢請求廣播給自身的孩子節點時，向自身的孩子節點中的第二節點發送IHAVE消息，所述IHAVE消息中包括消息ID；

所述第二節點檢查自己是否已收到與所述消息ID對應的用于傳遞所述查詢請求的NORMAL消息；

如果所述第二節點在超時時間內未收到與所述消息ID對應的NORMAL消息，則執行以下步驟：

所述第二節點生成用于修復所述P2P網絡系統的GRAFT消息；所述GRAFT消息包括所述消息ID和接收所述IHAVE消息的請求；