区块链:一篇文章看透百度XuperChain系统架构

本期「百度超级链学院」邀请来资深研发工程师，为各位开发者带来超硬核解读，揭秘百度XuperChain系统架构到底是怎样的！

背景百度XuperChain在2019年5月底正式宣布开源。在开源后很快获得了开发者、区块链媒体的广泛关注。XuperChain是百度自主研发的区块链系统，在开源到Github后仍然在活跃地升级代码，先后发布了V3.1、V3.2两个版本。其中有10%的代码是由外部开发者贡献的。

当前，国内外的区块链系统多如过江之卿。对于区块链开发者而言，如何选择一个区块链系统持续地深耕是一个难题。在项目选型过程中有很多问题要考虑，例如，功能是否完备，性能是否满足业务压力，开发过程中遇到问题能否获得有效的支持？百度超级链目前已经通过工信部电子一所的标准测试，在功能、安全、性能三方面都远超过同类产品。超级链也建立了活跃的开发者微信群，越来越多的开发者正在学习超级链，用超级链落地自己的项目。本文将阐述百度超级链的架构体系，对其独特的关键技术进行简要的分析，读者将大体了解到超级链为什么能实现高性能，架构上如何做到的可插拔等等。后续我们还会推出系列文章，对各个知识点进行抽丝剥茧的讲解。

Threads用户下载量主要由印度和巴西推动，而非美国:金色财经报道，据Sensor Tower披露数据，Threads推出五天就突破1亿用户，超过了ChatGPT、TikTok和Instagram，后者分别用了2个月、9个月和2.5年才达到1亿用户，分析显示Threads下载量主要由印度和巴西用户推动，其中印度下载量超过2000万次，占到约20%，巴西、美国、墨西哥和英国下载量分别为1800万、1500、500万和400万。[2023/7/14 10:55:28]

系统架构一般而言，区块链系统都是有三大件：分布式账本、合约引擎、共识处理器。

分布式账本解决的是数据的存储问题，例如数据怎么持久化到存储介质，数据怎么组织，数据的校验、更新、查询等。合约引擎解决的是计算问题，能够将数据和合约字节码从账本加载到虚拟机，进行运算之后，将产生的数据变更再写入到账本。共识处理器解决的是一致性问题，因为区块链是个P2P的网络集群，传输有延迟、不稳定、节点作恶等因素。最终需要通过共识处理器保障：集群中的所有节点的存储的数据是一致的，计算结果也是一致的。

Coinbase首席法务官：呼吁美国制定一个明确规则手册来实现加密承诺:6月6日消息，Coinbase 首席法务官今日早些时候在社交平台表示，其明天将在国会山就明确的加密规则和数字资产市场结构讨论草案的必要性向众议院农业委员会作证。届时他将呼吁美国制定一个明确的规则手册来实现加密的全部承诺。在制定反映这一新经济体系现实的规则和法律之前，加密从业者无法充分发挥使美国的金融体系更快、更公平和更实惠的潜力。[2023/6/6 21:19:18]

图1.简化的超级链架构示意图

在超级链的架构设计中，这三大件都具备可插拔能力。在合约引擎中，通过抽象的虚拟机接口设计，使得可以集成各种丰富的虚拟机，例如：XVM、Wavm、SolidityVM等等。在分布式账本中，我们设计了高并发的事务管理模型XuperModel，并且通过抽象的Key-Value接口设计，使得可以能集成各种底层存储引擎，例如：Leveldb、Baddger、Rocksdb，只要实现了Put、Get、Iterator等接口，就可以将第三方的存储引擎集成进来。在共识处理器中，通过抽象的Consensus接口设计，使得可以集成各种丰富的共识算法。超级链已经开源的主要是TDPos和Pow两种共识算法。开发者完全可以根据自己的需要开发自己的共识算法集成进来。

Web3凭证数据网络Project Galaxy集成Moonbeam:金色财经消息，Web3凭证数据网络Project Galaxy宣布已集成Moonbeam，基于Moonbeam构建的项目可以通过Project Galaxy创建以及运营以用户为中心的活动和赠品。[2022/7/28 2:42:51]

图2.百度超级链架构图

高性能关键技术

超级链的性能优化主要是从两个方面着手，一个是立体网络、一个是链内并行。立体网络，简单来说是通过一条Root链派生出N个平行链，这N个平行链是按照业务来划分，使得交易充分地并行。某些必要情况下要通过Root链的哈希锚定实现跨链。另外，还有可回归侧链技术，动态地fork生成侧链，完成一段时间的计算运行后，释放侧链。立体网络技术暂时没有开源。链内并行，指的是单链情况下的性能优化技术。提高单链的性能主要从两个方面：加快出块速度和稳定性、交易验证充分并行。一方面，超级链采用了TDPOS共识，优化了出块时间片调度机制，能够稳定快速出块。另一方面，超级链采用独有的XuperModel模型，使得交易的验证充分地并行化。这种模型是从经典的UTXO模型发展而来的，将智能合约的执行分为两个不同的阶段：预执行阶段和提交阶段，并通过类似于MVCC的机制避免整体加锁，不同于一般的读写集机制，超级链中交易的读集引用不需要绑定区块高度，未确认交易的输出也可被引用，进一步提升了性能测试的整体吞吐。此外，在工程实现方面也做了大量的优化。比如底层KV存储支持多盘存储避免IO瓶颈，通过内存Cache降低访盘开销，通过线程避让机制保障准时出块等等。

Celo区块链恢复出块，官方已发布解决宕机问题的更新版本:7月15日消息，Celo官方在推特上表示，GitHub发布的1.5.7和1.5.8版本已被共享，以解决中断问题。下一步是达到采用1.5.8的验证者的法定人数。所有资金都是安全的。经查看Celo Explorer，Celo区块链已恢复出块。

此前消息，Celo于区块高度14035109处停止出块。[2022/7/15 2:15:00]

社区建设

超级链的代码开源在https://github.com/xuperchain，目前每周的开发进展都会同步给社区。我们也欢迎大家提交代码，在Github上给出了Issue和PullRequest的发起模板。到目前为止，外部开发者提交的Commit数量占到了10%。我们的社区建设目标是逐步提升这个比例，使超级链真正成为一个开放共建的生态。为了方便大家反馈问题、及时地解答疑惑，我们也建立了微信群，群中有值班的工程师会7*24小时为开发者服务。

后续计划

后续，超级链会进一步提升性能、易用性，努力提高在区块链开发者中的影响力。另外，大家也知道XuperChain只是超级链“Xuper”家族产品中的一员，我们后续还会开源超级链在边缘计算、大数据、多方安全计算等方面的集成化解决方案，敬请关注。

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