一文了解Turbo-Geth客户端最新改进

编者按：本文来自：以太坊爱好者（ID：ethfans），作者:GiulioRebuffo，翻译:阿剑，Odaily星球日报经授权转载。

几个月以前，我加入了Turbo-Geth团队，开始主动给Trubo-Geth客户端贡献代码。Turbo-Geth客户端是Geth客户端的一个另类版本（当前仍在开发），其目标是做得比原有的客户端运行速度更快、更高效。那么Turbo-Geth实现这个目标的办法包括下面几项：

进一步优化数据库结构

在需要与状态数据交互的场合，减少对数据库的读、写操作

优化状态树操作的效率（有可能需要改变现有状态树的数据结构）

在本文中，我会着重指出Turbo-Geth和Geth在数据库上的不同之处。主要的区别在于：

不同的数据库（使用Bolt，而非LevelDB）

按桶（bucket）来细分数据库

那么，本文的主要内容也就跟这两点相关。

什么是Bolt，它跟LevelDB的区别在哪里？

Bolt和LevelDB其实非常相似，两者都是“键-值对”（key-value）存储，设计目标都是为不需要完整数据库服务器的项目提供简单、快捷且可靠的数据库。Geth选用的数据库是LevelDB，而Turbo-Geth选用的是Bolt。

但两者也有一个关键区别：组织数据的方式。LevelDB是一个LSM（Log-StructuredMerged-Tree）数据库，而Bolt使用bucket，而且每一个bucket都包含着一个B+-Tree结构。我们可以把一个bucket当作“大数据库里的一个小数据库”。

那么，两者之间的主要区别在于：LSM数据库是为重度添加操作（appending）和范围扫描操作（rangescanning）优化的，而不是为随机读取的性能优化的；为了提供一致性，它不允许同时对数据库执行读、写操作。也是出于性能考虑，这种数据库是没有实现原子性的。Bolt则反之，插入操作（inserting）速度较慢，但是随机读取速度较快，实现了原子性，而且可以同时对数据库读写。

我们再稍微解释一下原子性：

原子性：“原子”意味着不可分割。假设现在我们要给一个数据库存储多个哈希值，而其中一个在插入数据库时失败了，如果此时所有哈希值的操作都会同时撤销，这就叫做原子性。Turbo-Geth就有这样的特性，只有所有哈希值的插入操作都成功时，这个操作才能成功。而没有实现原子性的数据库（比如LevelDB）则意味着，必须使用一个workaround以安全地将数据插入数据库。换句话来说，在这个点上，我们觉得Bolt更好，因为他在给数据库添加数据时更安全。

数据库的组织

如前所述，Turbo-Geth是切分成多个bucket的。每个bucket都是大数据库中的一个小数据，各自包含了一个B+-Tree结构。

下面便是Turbo-Geth数据库在区块高度9,346,492处的切分：

-Turbo-Geth的Archive节点的数据区分（区块高度为9,346,492）-

Geth客户端的Archive大小（区块高度9346492）:3.7TB

Parity客户端的Archive大小（区块高度9346492）:3.6TB

Turbo-Geth客户端的Archive大小（区块高度9346492）:652.62GB

每一个部分都存储在一个bucket里面。其中主要部分的简要解释如下：

原象（preimage）：哈希值与地址之间的管理，以及存储位置哈希值与存储位置之间的关联

收据（receipt）：交易收据

合约存储内容的历史（HistoryofStorage）：合约存储内容的变更历史

账户历史（HistoryofAccounts）：账户的变更历史

区块头：每个区块的区块头

区块体：每个区块的区块体

合约存储内容（ContractStorage）：就是合约存储内容

ChangeSet：数据库变更历史

账户：账户

使用这么多bucket，是为了让构成大数据库的各B+-Tree树高不至于太高，这样跟数据库的交互就会比较容易。换句话说，这是在使用多个bucket来提高读取数据库的性能。

另一种备选方案：BadgerDB

在切换到Bolt之后，Turbo-Geth在处理随机键（比如交易哈希值）时遇到了一些问题，因为Bolt会在提交数据之前对这些键进行排序（sort），又因为这些哈希值都是随机的，而且数量很多，所以产生了大量的排序需求，然后导致大量的写入放大现象（writeamplification，实际写入的物理数据量是写入数据量的多倍）。而BadgerDB使用log-structured-merge（LSM）模式，似乎是一个更好的选择。这个问题仍在研究当中，不过，我们已经实现了一个workaround来解决这个问题。

这里有一个图表，显示了BadgerDB和BoltDB在整体性能上的对比（感谢AlexeyAkhunov制图）：

结语

Turbo-Geth客户端通过下列（数据库）手段来优化以太坊的性能：

使用多个bucket，以更迅速地检索某些数据片

使用B+-Tree而非LSM

如果你想给我们捐赠，可以通过Gitcoin。

本文来源：以太坊爱好者
原文标题：一文了解Turbo-Geth客户端最新改进

—-

编译者/作者：以太坊爱好者

玩币族申明：玩币族作为开放的资讯翻译/分享平台，所提供的所有资讯仅代表作者个人观点，与玩币族平台立场无关，且不构成任何投资理财建议。文章版权归原作者所有。