區塊鏈底層平臺FISCO BCOS的網絡壓縮功能是怎樣的

區塊鏈底層平臺FISCO BCOS的網絡壓縮功能是怎樣的，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

FISCO BCOS是完全開源的聯盟區塊鏈底層技術平臺，由金融區塊鏈合作聯盟(深圳)(簡稱金鏈盟)成立開源工作組通力打造。開源工作組成員包括博彥科技、華為、深證通、神州數碼、四方精創、騰訊、微眾銀行、亦筆科技和越秀金科等金鏈盟成員機構。

外網環境下，區塊鏈系統性能受限于網絡帶寬，為了盡量減少網絡帶寬對系統性能的影響，FISCO BCOS從relase-2.0.0-rc2開始支持網絡壓縮功能，該功能主要在發送端進行網絡數據包壓縮，在接收端將解包數據，并將解包后的數據傳遞給上層模塊。

下面講的就是FISCO BCOS的網絡壓縮功能，從FISCO BCOS的系統框架、核心實現、處理流程、測試結果等角度進行了解析。

Part 1、系統框架

網絡壓縮主要在P2P網絡層實現，系統框架如下：

網絡壓縮主要包括兩個過程：

• 發送端壓縮數據包：群組層通過P2P層發送數據時，若數據包大小超過1KB，則壓縮數據包后，將其發送到目標節點；

• 接收端解壓數據包：節點收到數據包后，首先判斷收到的數據包是否被壓縮，若數據包是壓縮后的數據包，則將其解壓后傳遞給指定群組，否則直接將數據傳遞給對應群組。

Part 2、核心實現

綜合考慮性能、壓縮效率等，我們選取了Snappy來實現數據包壓縮和解壓功能。

數據壓縮標記位

FISCO BCOS的網絡數據包結構如下圖：

網絡數據包主要包括包頭和數據兩部分，包頭占了16個字節，各個字段含義如下：

• Length: 數據包長度

• Version: 擴展位，用于擴展網絡模塊功能

• ProtocolID: 存儲了數據包目的群組ID和模塊ID，用于多群組數據包路由，目前最多支持32767個群組

• PaketType: 標記了數據包類型

• Seq: 數據包序列號

網絡壓縮模塊僅壓縮網絡數據，不壓縮數據包頭。

考慮到壓縮、解壓小數據包無法節省數據空間，而且浪費性能，在數據壓縮過程中，不壓縮過小的數據包，僅壓縮數據包大于c_compressThreshold的數據包.c_compressThreshold默認是1024(1KB)。我們擴展了Version的最高位，作為數據包壓縮標志：

• Version最高位為0，表明數據包對應的數據Data是未壓縮的數據；

• Version最高位為1，表明數據包對應的數據Data是壓縮后的數據。

Part 3、處理流程

下面以群組1的一個節點向群組內其他節點發送網絡消息包packetA為例（比如發送交易、區塊、共識消息包等），詳細說明網絡壓縮模塊的關鍵處理流程。

發送端處理流程：

• 群組1的群組模塊將packetA傳入到P2P層;

• P2P判斷packetA的數據包大于c_compressThreshold，則調用壓縮接口，對packetA進行壓縮，否則直接將packetA傳遞給編碼模塊；

• 編碼模塊給packetA加上包頭，附帶上數據壓縮信息，即：若packetA是壓縮后的數據包，將包頭Version的最高位置為1，否則置為0；

• P2P將編碼后的數據包傳送到目的節點。

接收端處理流程：

• 目標機器收到數據包后，解碼模塊分離出包頭，通過包頭Version字段的最高位是否為1，判斷網絡數據是否被壓縮；

• 若網絡數據包被壓縮過，則調用解壓接口，對Data部分數據進行解壓，并根據數據包頭附帶的GID和PID，將解壓后的數據傳遞給指定群組的指定模塊；否則直接將數據包傳遞給上層模塊。

Part 4、配置與兼容

配置說明

• 開啟壓縮：2.0.0-rc2及其以上版本 支持網絡壓縮功能，配置 config.ini的[p2p].enable_compresss=true

• 關閉壓縮：config.ini的[p2p].enable_compresss=false

兼容性說明

• 數據兼容：不涉及存儲數據的變更；

• 網絡兼容rc1：向前兼容，目前僅release-2.0.0-rc2及其以上版本有網絡壓縮功能。

Part 5、測試結果

為測試網絡壓縮效果，分別在內網和外網環境下，以同樣的壓測程序和QPS壓測開啟網絡壓縮和沒開啟網絡壓縮的四節點區塊鏈，測試結果如下。

通過測試結果可看出：

• 內網環境下：開啟壓縮對區塊鏈系統性能影響不大，運行串行solidity壓測合約時，網絡帶寬消耗降低為未開壓縮時的三分之二；運行并行precompile壓測合約，網絡帶寬消耗降低到未開壓縮時的三分之一；

• 外網環境下：開啟壓縮可提升區塊鏈系統性能

圖一：帶寬對比（關閉壓縮和開啟壓縮情況下，壓測并行solidity合約和串行Precompile合約）

通過圖一可看出，執行串行solidity合約，開啟壓縮可節省三分之一帶寬；執行并行Precompile合約可節省三分 之二帶寬。 

圖二：TPS對比(內網和外網環境下，關閉壓縮和開啟壓縮情況下TPS)

通過圖二可看出，內網環境下，開啟壓縮對區塊鏈系統性能影響不大；外網環境下，因為在有限帶寬限制下，開啟 壓縮可處理更多交易，區塊鏈性能提升了約三分之一。

內網環境測試結果

外網環境測試結果

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