关于以太坊性能优化的思路

此文已由作者苏州授权网易云社区发布。

欢迎访问网易云社区，了解更多网易技术产品运营经验

1.区块链系统长期的痛

众所周知，吞吐量一直是区块链的一个痛点。比特币的底层设计仅支持每秒7笔交易，还不及传统支付工具Visa每秒8000笔交易的一个零头，更别说支付宝在去年双十一创造的每秒25.6万笔的记录。这严重制约了去中心化应用的发展。去年以太猫风靡全球，造成了以太坊的大堵塞，以至于人们戏称用是否造成区块链堵塞来评价去中心化应用的热度。关于区块链系统的性能提升也是业界当前研究的一个主流方向，那么接下来就由本人来说说区块链系统的性能瓶颈在哪？区块链系统性能可以提升到多少？区块链系统适不适合高并发场景下的应用呢？

本文主要从联盟链的角度出发进度性能优化角度的提升，主要考虑是因为在实际项目实践中多以联盟链为主，而且联盟链相比公链来说，基于联盟链的特点系统提升的空间将会更大些。

2.区块链的性能瓶颈在哪

首先，我们来说说区块链的性能瓶颈在哪？知道性能瓶颈才可以针对性的下药嘛。根据本人对于以太访的实践和学习，总结了以太访中的性能瓶颈要点，部分要点已经成为了业界的共识。

1)共识算法

共识算法是区块链系统的核心，也是区块链系统公平公正性的保障。本人认为区块链系统的最大的创新在于其共识机制。首先，来说说以太访公链POW算法，简单来说POW算法就是通过选取网络中“最聪明”节点的算法，该算法能够很好的保证公平性，但是该算法存在能源浪费严重，出块效率低的问题。当然除了POW算法外，像其他的POS、DPOS、PBFT等等共识算法，都存在一个瓶颈，就是共识算法在某单点的时间上都只有一个节点且某块，在出块方面永远都是串行的，无法并行出块。区块链系统的TPS性能和区块的出块速度有着直接的关系，也是本人认为在做项目中首要考虑的因素。

（特别想强调下，有很多人认为只有POW是去中心化的，本人认为没有真正意义上的去中心化的说法，POW也是会被算力强的部分节点中心后，80%的出块权力掌握在20%的节点手中，而且在实际做项目中我们也不要被去中心化给带偏）。

2)P2P网络

 以支付宝以及双十一的TPS的并发量来推演区块链领域。d为交易大小，TPS是35万笔每秒，P是需要转发的交易数，D是每秒需要处理的数据总量，Td是每秒钟网络接收和数据发送的总量。如果区块链要达到这样的一个性能指标的话，每秒钟需要处理的数据传输，网络传输至少是50M，也就是每秒钟节点之间数据传输需要达到50M/每秒。对于一些好机房来说可以实现，但是对于一般网络挑战就非常大了。（本人比较懒，就引用了汪晓明《如何通过软硬件结合打破区块链性能瓶颈》的说法）

3)交易执行

说起交易执行，就要说说区块链系统的特点，简单来说区块链系统其实是一个“很笨的状态机”，干着一件“所有节点都在做同样的事”的特点，看似区块链有成千上万个分布节点，干着却是单机一样的事，可以肯定的说“区块链是一个零并发系统”。为什么说“零并发”，因为交易顺序执行、交易指令顺序执行、所有交易都是单机执行。

4)签名验证

签名验证主要是从单机执行的角度出发，根据本人的实际测试验证签名在单机交易执行时间上的占比1/3左右。从市场上来说，已经有很多的关于区块链加解密的硬件出来，也充分说明了签名验证对于区块链系统性能的影响。

5)数据存储

下载过以太访或者比特币的同学就知道，等把全链数据下载完你的磁盘空间就基本没剩下多少了。另一方面，如果在大并发情况下，对于数据的读写性能要求也会更加。

3.那么如何提升区块链的性能呢？

性能提升的思路简单一句话概况为“模块拆分、数据并发、业务剥离、网络分组”。以太访源码（EthereumJ，本文都是以Java版本为前提说的，本人本人主要对GO语言不是很熟悉）为单个工程项目，包含账户管理、共识、网络、数据存储、P2P、RPC模块等。

免费领取验证码、内容安全、短信发送、直播点播体验包及云服务器等套餐

更多网易技术、产品、运营经验分享请点击。