區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展一直是關(guān)注的值得關(guān)注的話題。傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈交易速度過(guò)慢，往往無(wú)法滿足大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的需求。高tps的公鏈則成為了開(kāi)發(fā)者們的追求目標(biāo)。作為一家專(zhuān)業(yè)的公鏈搭建團(tuán)隊(duì)，在公鏈搭建這塊擁有相對(duì)成熟的開(kāi)發(fā)技術(shù)，今天，本文將為大家詳細(xì)介紹如何搭建一條高tps的公鏈。技術(shù)開(kāi)發(fā)微信：meta5201

一、選擇合適的共識(shí)算法

共識(shí)算法直接影響到公鏈運(yùn)行的性能表現(xiàn)。目前常用的共識(shí)算法有PoW、PoS、DPoS、PBFT等。我們需要根據(jù)需求選擇適合自身的共識(shí)算法。


(資料圖片)

PoW（Proof of Work）：PoW是區(qū)塊鏈最早的共識(shí)算法之一，其優(yōu)點(diǎn)是可以在一定程度上保證公鏈的安全性和去中心化。但是，PoW的礦機(jī)競(jìng)爭(zhēng)激烈，礦機(jī)算力單一等問(wèn)題，導(dǎo)致交易速度慢、耗能大等問(wèn)題。

PoS（Proof of Stake）：PoS是一種新興的共識(shí)算法，與PoW相比具備更高效率和更低能耗的特點(diǎn)。在PoS中，節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證權(quán)利取決于其持有的代幣數(shù)量，越多則越容易被選中進(jìn)行驗(yàn)證。但同樣存在財(cái)富集中等問(wèn)題。

DPoS（Delegated Proof of Stake）：DPoS是將“權(quán)益證明”算法與“股東投票”機(jī)制相結(jié)合的一種共識(shí)算法。在DPoS中，代幣持有者可以委托節(jié)點(diǎn)代表自己去驗(yàn)證交易，達(dá)到高可靠性、高效率以及去中心化的目的。DPoS算法的節(jié)點(diǎn)數(shù)少，效率高，可以達(dá)到高tps。

PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）：PBFT是一種能夠快速達(dá)成共識(shí)的共識(shí)算法，其適用于高tps、高并發(fā)等場(chǎng)景，但是不夠去中心化。

綜合來(lái)看，選擇PoS或DPoS共識(shí)算法可以保證公鏈高tps并且不犧牲安全性和去中心化的特點(diǎn)。

二、優(yōu)化智能合約

智能合約是公鏈的重要組成部分，是構(gòu)建DApp的基礎(chǔ)。智能合約的性能對(duì)公鏈的tps的影響較大，因此需要對(duì)智能合約進(jìn)行優(yōu)化。

Solidity語(yǔ)言的優(yōu)化

Solidity語(yǔ)言是以太坊的智能合約開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。它具有靜態(tài)類(lèi)型檢查、函數(shù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)體、繼承等面向?qū)ο蟮膬?yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有一些性能方面的問(wèn)題。優(yōu)化Solidity語(yǔ)言包括：

（1）減少昂貴的計(jì)算：盡量避免使用高消耗的操作，如字符串拼接等。

（2）減少數(shù)據(jù)讀寫(xiě)：避免多次重復(fù)讀取數(shù)據(jù)，可以通過(guò)內(nèi)存變量來(lái)替代存儲(chǔ)變量獲取數(shù)據(jù)。

（3）簡(jiǎn)化循環(huán)：循環(huán)次數(shù)過(guò)多會(huì)增加執(zhí)行時(shí)間，簡(jiǎn)化循環(huán)可以減少計(jì)算量。

合約間通信的優(yōu)化

針對(duì)合約間通信過(guò)程中存在的瓶頸，需要多考慮異步操作和事件機(jī)制。我們可以將一些操作延遲到后臺(tái)異步完成，減少對(duì)合約的影響。在關(guān)鍵數(shù)據(jù)變化時(shí)，使用事件通知機(jī)制，實(shí)現(xiàn)消息通信的異步處理。

三、使用高效的存儲(chǔ)技術(shù)

存儲(chǔ)是公鏈的關(guān)鍵部分，數(shù)據(jù)的處理和存取速度影響到了公鏈的tps。公鏈存儲(chǔ)技術(shù)需要具備高速讀寫(xiě)、高可用性、分布式備份等特點(diǎn)。

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以提供多個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)高可用性、分布式備份等特點(diǎn)。常用的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)有MongoDB、Cassandra等。

文件存儲(chǔ)系統(tǒng)

當(dāng)數(shù)據(jù)量巨大時(shí)，需要更高的存儲(chǔ)能力支持。采用高效的文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以提高數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度，如IPFS（InterPlanetary File System）。

四、利用緩存和內(nèi)存加速

公鏈中采用緩存和內(nèi)存加速技術(shù)，仍然是實(shí)現(xiàn)高tps的關(guān)鍵手段。

使用緩存技術(shù)

對(duì)于經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，可以使用Redis等緩存技術(shù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，以提高數(shù)據(jù)讀取速度。

內(nèi)存數(shù)據(jù)交互

在公鏈的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)過(guò)程中，可以通過(guò)采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)，以加快數(shù)據(jù)操作和返回響應(yīng)結(jié)果的速度。

五、采用分布式架構(gòu)

分布式架構(gòu)可以讓公鏈各模塊分別運(yùn)行在不同的節(jié)點(diǎn)，提高公鏈的可用性和容錯(cuò)性。常用的分布式架構(gòu)有AWS、Kubernetes等。

搭建一條高tps的公鏈需要從多方面進(jìn)行考慮，包括選擇合適的共識(shí)算法、優(yōu)化智能合約、使用高效的存儲(chǔ)技術(shù)、利用緩存和內(nèi)存加速及采用分布式架構(gòu)等方面等。以上這些技術(shù)都是實(shí)現(xiàn)高tps公鏈的重要手段，希望對(duì)大家有所幫助。

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