[發明專利]一種數據庫系統、節點和方法

在審

• 申請號: 201911038500.3
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111241590A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 張秦濤;聶光耀;劉奇;丁健
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F21/64
• 分類號: G06F21/64;G06F16/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種數據庫系統的交易方法以及節點設計。當數據庫中事務涉及了鏈上與鏈下數據操作，或者多個鏈上數據操作時，交易發起節點將鏈上數據分別與各自數據鏈的節點進行背書和共識操作。當所有的鏈上數據均通過背書和共識流程后，該事物才進行提交，從而保證了數據庫中事務的原子性。

技術領域

本發明涉及數據庫技術，尤其涉及一種基于區塊鏈技術的數據庫設計。

背景技術

區塊鏈是一種將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。區塊鏈根據去中心化的協議，構建了一個分布式的結構體系，讓價值交換的信息通過分布式傳播發送給全網，通過分布式記賬確定信息數據內容，蓋上時間戳后生成區塊數據，再通過分布式傳播發送給各個節點，實現分布式存儲。

智能合約是隨著區塊鏈技術發展產生的一種新特性，智能合約實質上是交易雙方合約的代碼化實例，它根據雙方合約規定對接收到的信息進行回應，可以接收和存儲價值，也可以輸出信息和價值，它扮演著一個可被信任的系統，總是按照事先約定的規則執行操作。

關系數據庫，是建立在關系模型基礎上的數據庫，借助于集合代數等數學概念和方法來處理數據庫中的數據。當前大部分業務系統的業務關系均可以用關系數據庫的模型來定義。標準數據查詢語言SQL是一種基于關系數據庫的語言，可以通過此類語言對數據庫中的數據進行檢索和操作。

基于現有的區塊鏈方案，無法實現關系型數據庫中的數據管理能力，也無法實現數據的事務操作。因此，難以滿足大型數據系統對數據管理的需要。

發明內容

本發明實施例提供一種數據庫系統，包括交易方法和節點，實現了用戶可以在保持對原有關系型數據庫使用方式的情況下，將對傳統區塊鏈的使用方式也向數據庫使用方式轉變，并將二者融合為一個系統，系統統一協同管理兩塊數據。本發明數據庫系統兼容關系型數據庫中的大部分特性，包括SQL支持、關系型結構存儲、ACID事務保證等。同時增加了更多的區塊鏈特性，具備區塊鏈防竄改的特征，其中包括具備防篡改的拜占庭共識協議、事務區塊鏈、智能合約等特性。

第一方面，本發明提供了一種數據存儲的方法：請求接受節點在接受到客戶端發送的請求后，直接在本地狀態機上模擬執行生成一個模擬執行結果，并將此模擬執行結果與用戶執行邏輯打包，復制給其他節點進行防篡改檢驗；網絡中的其他節點收到消息包后，從中取出用戶執行邏輯在本地進行執行生成模擬執行結果，然后再對比消息包中的模擬執行結果；如果兩份結果不一致，代表存在數據篡改情況，回復驗證失敗給發起節點；如果兩份結果一致，回復驗證成功給發起節點；驗證發起節點收到足夠多的驗證回復后，匯總判斷，判斷驗證失敗的請求直接被丟棄，判斷驗證成功的請求以模擬執行結果集進行pbft共識復制邏輯，直至狀態復制結束或失敗。

相比與現有技術，在共識之前增加了防篡改驗證邏輯，且使用通過驗證的模擬執行結果進行復制，既達到了防篡改設計，又能維護好狀態的一致性。

第二方面，本發明提供了一種包含鏈上與鏈下數據的事務處理方法：客戶端發起鏈上鏈下事務操作，事務中同時包含了鏈上數據更新操作集和鏈下數據更新操作集；服務端事務請求接收節點在接收到請求后，開啟一個事務管理器，按照事務請求中的操作順序進行處理，進行事務預提交，產生兩份事務處理邏輯日志緩存，同時向鏈上事務緩存池中增加鏈上事務產生的事務日志，事務日志包括事務執行邏輯；以鏈上事務產生的事務日志發起背書流程，如果背書流程成功，請求接收節點以起共識流程。如果共識流程成功，請求接收節點將包括了鏈上事務和鏈下事務產生的預提交進行真正提交，其他節點只接收到了鏈上事務，所以只對鏈上事務進行提交，至此，請求接受節點完成了鏈上鏈下事務操作。

相比于現有技術，本發明保證了事務的原子性，是的同一事務的鏈上數據與鏈下數據能夠基于事務處理邏輯進行更新操作。