基于区块链的健康链系统设计与实现（5）区块链性能优化

4.4区块链性能优化

通过更改相关参数和优化，交易性能在单节点的情况下能达到100个TPS以上。比如将生成块的时间由每10分钟改成10秒，将调整难度时间由2周改成80秒，将交易内存池扩大，并扩大交易最大容量大小等等。
在测试性能时，需要提前创建大量未花费的交易，并记录交易哈希值以备使用。创建交易的思路是将某个交易按固定数量生成多个输出，然后循环以上次的交易输出作为新的交易输入得到更多的交易。以1个CoinBase交易为例，其输入为50个btc，将其按数量输出为80份。再对这80个交易输出进行操作，对每个输出作为新的交易输入又得到100个交易输出，以同样的步骤再次划分为100倍。最终得到800000个数量约为6000聪btc的交易输出。如下为示例代码:

void createDivisionTransaction(const COutPoint& outpoint,
const CAmount& amount, int nCount, CMutableTransaction& rawTx){
…
//创建多个交易输出
for (int i = 0; i < nCount; i++) {CAmount nAmount = (amount - 10000) * 1.0f / nCount;
CTxOut out1(nAmount, scriptPubKey);
rawTx.vout.push_back(out1);

系统也对数据的存储优化进行了尝试。在比特币的文件存储系统中，blocks目录下blk开头的后缀为dat的文件表示当前的区块数据，rev开头的后缀为dat的文件是区块回滚数据。chainstate目录主要存储UTXO(Unspent Transaction Output)相关的数据,以leveldb数据库存储，indexes目录存储的同样是基于leveldb的交易索引数据。
当收到新的区块或者区块回滚时，系统代码以CChainState::ConnectTip和 DisconnectTip为相应的入口。

数据分片在区块链的数据副本基础上进行，将相关数据分为100个区，具体分区根据交易在区块中的顺序而来，序号1、101、1001等序号除以100其模为1的交易组成第1个分区，依次类推。表4列出了第9个、19个…99个分区的数据。系统测试时将8,000,000个长度为100个字符的数据存储在区块链上，区块高度为21105，总区块大小为2825M，总的UTXO数据大小为588M，交易索引总大小为389M。
A表示交易的顺序，B是每个分区下面的区块数据大小，D是分区后交易索引大小，F是分区后UTXO数据大小。C、E、G表示当前分区所占比例。
C=B/2825M×100%； E=D/389M×100%；
G=F/588M×100%.

A B(M) C(%) D(M) E(%) F(M) G(%)
9 35.6 1.26% 3.97 1.02% 21.3 3.62%
19 34.7 1.23% 3.87 0.99% 20.1 3.42%
29 33.8 1.20% 3.77 0.97% 19.5 3.32%
39 32.9 1.17% 3.68 0.95% 18.5 3.15%
49 32 1.13% 3.59 0.92% 17.9 3.04%
59 31.2 1.11% 3.5 0.90% 17.3 2.94%
69 30.5 1.08% 3.42 0.88% 16.5 2.81%
79 29.7 1.05% 3.35 0.86% 16 2.72%
89 29 1.03% 3.27 0.84% 15.2 2.59%
99 28.3 1.00% 3.2 0.82% 14.8 2.52%

由表可知，数据呈现正确态势，由于区块中交易个数不等，相对来说，交易序号越少，分区中的交易也相对集中，数据量也越大。

【参考】

[1] 雷志伟等基于区块链的健康链系统设计与实现. 《计算机与数字工程》2020年第12期

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