存储模型¶
数据结构¶
区块链数据通过多节点冗余存储实现账本可信，而且随着区块的不断追加，数据量会不断增长，整体读写性能也会受到明显影响，如何保证区块链存储的可拓展性是亟需解决的一大问题。
平台为适配多种特性，对数据类型进行了进一步的拆分和分类，主要分为连续型数据和K/V型（Key-Value键值对）数据。
连续型数据¶
连续型数据包括区块数据、交易回执以及修改集数据：
- 区块数据 ：区块数据即所有区块的集合，主包括区块头内的区块元数据（区块哈希、父区块哈希、时间戳等），以及交易列表信息，是最重要的数据；
- 回执数据 ：回执数据以区块为单位组织，记录所有合法交易的回执；
- 修改集数据 ：修改集数据以区块为单位组织，记录这一区块对账本数据的全量修改信息。
其中，区块数据主要通过区块的形式进行串联，所有区块被从后向前有序地链接在一个链条里，每一个区块都指向其父区块，其主要存储内容如下表所示：
- 区块定义
| 字段名 | 描述 |
|---|---|
| 区块头 | 区块元数据集 |
| 交易列表 | 收录在区块里的交易信息 |
- 区块头定义
| 字段名 | 描述 |
|---|---|
| 版本信息 | 区块结构定义版本信息 |
| 父区块哈希 | 父区块哈希值 |
| 区块哈希 | 区块内容的哈希标识 |
| 区块号 | 块高度 |
| 区块时间戳 | 主节点构造区块的近似时间 |
| 合约状态哈希 | 所有合约账户状态的哈希标识 |
| 交易集哈希 | 区块中收录的交易列表哈希标识 |
| 回执集哈希 | 执行交易产生的回执列表哈希标识 |
| 其他 | 区块执行时间戳，区块入链时间戳等 |
- 区块的交易列表中存储了被收录的交易数据，每条交易包含以下字段：
| 字段名 | 描述 |
|---|---|
| 版本信息 | 交易结构定义版本信息 |
| 交易哈希值 | 根据交易内容生产的哈希标识 |
| 交易发起者地址 | 用于标识发起者 |
| 交易接收者地址 | 用于标识接收者 |
| 合约调用信息 | 调用合约函数标志及调用参数编码后内容 |
| 交易时间戳 | 节点收到交易的近似时间 |
| 交易保留字段 | 用于存储业务相关数据 |
| 随机数 | 随机产生的64位整数 |
| 用户签名 | 用户对交易内容签名生成的签名信息 |
K/V型数据¶
K/V型数据主要包括区块链元数据、账户数据以及合约数据：
- 区块链元数据 ：区块链元数据存储当前链高度、交易数量、索引信息等辅助信息；
- 账户数据 ：账户数据包含所有账户信息，包括普通账户和合约账户；
- 合约数据 ：合约数据存储了合约的具体信息，包括合约源码与所有合约内部数据，存储于合约数据库中。
与比特币系统采用UTXO模型不同，平台采用账户模型来表示系统状态。当一笔执行交易结束后，会更改相应账户的状态，例如某用户A发起一笔合约调用交易，使得某合约中的变量a的值由0变为1，并持久化到合约账户数据库中存储。
因此，每一笔交易的执行，即意味着账户状态的一次转移，也代表着区块链系统账本的一次状态转移。相对于创世状态，最新的区块链账本状态被称为世界状态。
合约账户定义
| 字段名 | 描述 |
|---|---|
| 合约地址 | 用于标识合约账户的唯一标识 |
| 合约存储空间哈希 | 利用Merkle树计算合约存储空间所得的标识 |
| 合约代码哈希 | 合约可执行代码哈希产生的标识 |
| 余额 | 账户余额 |
| 创建者 | 创建该合约的账户地址 |
| 创建区块高度 | 合约被部署时的区块高度 |
| 合约状态 | 当前合约的可访问状态（正常或冻结） |
除以上数据外，合约账户还有两个数据字段：合约源码以及变量存储空间。合约源码就是一段用字节数组编码的指令集，每一次合约的调用其实就是一次合约代码的运行。合约内部定义的变量则会被存储在合约所属的存储空间中。一个简化版的合约账户结构如下所示：
存储模式¶
为了突破区块链系统的存储瓶颈，平台自研混合存储引擎，针对不同的数据类型设计相应存储模式。
针对顺序型的区块数据，设计区块链专用存储引擎Filelog；针对随机性较强的K/V型区块链状态数据，选用具备很高随机写顺序读性能的存储引擎LevelDB，并设计多级缓存机制Multicache，实现状态数据的高效存取，以此保证在数据量不断增大的情况下，系统读写性能不受影响。
其中，平台自研的Filelog是一种Append-only形式的数据库，用来存储区块链场景中按照区块号严格递增的数据，因此Filelog的基本操作仅包括read/write两种。Filelog具有顺序写、随机读的特点，相比于LevelDB，Filelog对区块数据写入性能的提升高达90%。
另外，针对不同的数据库类型设计并提供适宜的文件写入磁盘的数据条数可调节机制，保证了异常情况恢复的数据完整性，提供在服务器宕机重启的情况下的数据恢复和一致性保障。（可配置是否开启，默认为开启状态，性能降低较明显）