以太坊階段式同步：重構完全同步模式（Full Sync）_以太坊

階段式同步重構自Go-Ethereum的完全同步模式，以實現更好的性能。

階段式同步需要進行大量讀寫操作。雖然我們的目標是能夠在機械硬盤上同步節點，但是我們仍建議使用固態硬盤。

顧名思義，階段式同步需要依次執行10個階段。

階段式同步是如何運作的

Turbo-Geth客戶端會向每個對等節點了解該節點的HEAD區塊，然后依次執行每個階段、尋找本地HEAD區塊和對等節點的HEAD區塊之間缺失的區塊。

第一個階段會設置本地HEAD區塊。

各階段會按順序執行。在每個階段執行期間，只有節點本地的狀態達到目標狀態，該階段才會結束。

也就是說，在理想情況下，每個階段只需執行一次，即可完成初始同步。

最后一階段結束后，整個同步流程會重新開始，尋找新的區塊頭下載。

V神向Kraken轉入200枚以太坊:金色財經報道，PeckShield 監測顯示，以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 在過去一小時內通過 vitalik.eth 地址向 Kraken 轉入 200 枚以太坊。[2023/3/13 13:01:08]

如果你在兩個階段之間重啟應用，應用會從第一階段開始重啟。

如果你在某個階段執行期間重啟應用，應用會從當前階段開始重啟，以完成該階段。

每個階段需要耗時多久？

通過下方的餅狀圖，我們可以看出每個階段的耗時占比。雖然這些數據并不精確，但是足以作為參考。

重組/回退

如果區塊鏈發生重組，我們需要“回退”部分同步數據。

回退指的是從最后一個階段倒退回第一個階段。但是，需要注意的一點是，我們執行完回退之后才會更新交易池，因此我們知道新的nonce。

數據：通過Frax Finance推出的流動性質押產品質押的以太坊已超8.1萬枚:2月1日消息，通過Frax Finance推出的流動性質押產品質押的以太坊已超8.1萬枚，當前共發行81,519.8枚frxETH，價值約1.28億美元。[2023/2/1 11:41:17]

回退的階段順序如下例所示。

state.unwindOrder=*Stage{

??//Unwindingoftxpool(reinjectingtransactionsintothepoolneedstohappenafterunwindingexecution)

??stages,stages,stages,stages,stages,stages,stages,stages,stages,stages,

?}

以太坊開發者Evan Van Ness剛逢低進行了買入:以太坊開發者Evan Van Ness剛剛發推稱，他剛剛抄底了，可惜沒有太多資產可用來買入該抄底。[2020/11/26 22:12:29]

通過?ETL?進行預處理

在將數據插入數據庫之前，一些階段會使用我們的ETL框架根據鍵值對數據進行排序。

這樣就可以極大減少數據庫寫入放大的情況。

因此，當我們生成索引或者說哈希值化狀態時，我們會執行一個多步驟流程。

將處理過的數據寫入位于數據目錄的幾個臨時文件中；

然后使用一個堆棧把臨時文件中的數據插入到數據庫中，并且使按照能夠最小化數據庫寫入放大現象的順序插入數據。

這種優化有時會將寫入速度提高幾個數量級。

各階段

Cardano創始人：Cardano明年將比以太坊生態系統更勝一籌:Cardano昨天慶祝三周年紀念日，目前有2500人參與100個項目的500個概念。Cardano創始人Charles Hoskinson解釋為何Cardano將在2021年會比以太坊更勝一籌。

他承諾很快一些偉大的項目將來到Cardano。IOHK將是即將啟動的Haskell基金會的創始成員之一，這將使IOHK“有一些技術指導，以確保Haskell繼續發展并且輕便，對我們做的所有事情都更有用。”

據他透露，到明年，Cardano將擁有數百至數千個DApp、DeFi、數百個代幣、投票系統和身份解決方案，以太坊生態系統也擁有這些，但（Cardano生態系統）更好、更安全、更具可擴展性。IOHK正與4個科學機構（東京工業大學、雅典大學、愛丁堡大學和懷俄明大學）合作。最新最難的技術，比如SNARKs和更好的博弈論都在研究中。Hoskinson指責V神和以太坊回避困難的事情，“Cardano是我一生中做過的最大項目，包括以太坊。其范圍和規模巨大，我們正在做Vitalik似乎忽視和回避的事情，因為它們太難了，盡管我們在每一個方面都取得進展。”（Crypto news flash）[2020/9/29]

每個階段都包含兩個函數，分別是向前推進階段的ExecFunc?和向后回退階段的?UnwindFunc。

芯動科技發布A10 Pro以太坊礦機 算力720MH/S功耗1300W:22日上午芯動科技宣布將推出新一代6G顯存的以太坊GPU定制A10 Pro礦機，算力720MH/S功耗1300W。相比現在市面上最先進的vii顯卡（8卡機），定制A10 Pro礦機算力高近100MH/S ,旦功耗低540W。但A10 Pro礦機僅接受客戶定制，這意味著需要提前付款。由于DeFi火爆帶動以太坊價格暴漲，近期以太坊礦機與顯卡也變得一機/卡難求。但由于以太坊挖礦存在轉POS以及DeFi泡沫風險，參與投資需要謹慎。（吳說區塊鏈）[2020/8/22]

從理論上來說，部分階段可以離線工作，但是當前版本并未實現這一功能。

階段1：下載區塊頭

在這一階段，我們會下載本地HEAD區塊和對等節點的HEAD區塊之間的所有區塊頭。

這一階段是CPU密集型的，適合使用多核處理器，因為要驗證區塊頭的工作量證明。

由于區塊鏈重組，大多數回退都是在這一階段開始的。

這一階段會推動本地HEAD的指針。

階段2：區塊哈希值

從區塊頭中抽取出一個從區塊哈希值映射成區塊號的索引表，以支持更快速的查找功能，并讓同步過程對機械硬盤更為友好。

階段3：下載區塊體

在這一階段，我們會將上一階段已下載區塊頭的區塊體也下載下來。

這一階段需要保持良好的聯網連接。絕大多數數據都在這一階段下載。

階段4：復原發送者

這一階段會復原出并存儲每個已下載區塊中的每筆交易的發送者。

這一階段同樣是CPU密集型的，適合使用多核處理器。

這一階段不需要聯網。

階段5：執行區塊

在這一階段，我們會執行之前下載的所有區塊中的每一筆交易。

需要注意的一點是，在執行區塊的過程中，我們不會驗證根哈希，甚至不會創建默克爾樹。

這一階段是單線程的，無需聯網，需占用大量磁盤空間。如果區塊執行失敗，可以回退該階段。

階段6：計算狀態根

這一階段會構建默克爾樹，并驗證當前狀態的根哈希。

這一階段也會構建中間哈希值，并將它們存儲到數據庫中。

如果之前沒有存儲任何中間哈希值，這一階段會構建出完整的默克爾樹及其根哈希。

如果數據庫中沒有中間哈希值，這一階段就會利用區塊的歷史記錄來弄清楚哪些哈希值已經過時，哪些哈希值是最新的，然后使用最新的哈希值來構建部分默克爾樹，只重構過時的哈希值。

如果根哈希無法匹配，就會向后回退一個區塊。

這一階段不需要聯網。

階段7：生成哈希值化狀態

在執行期間，Turbo-Geth使用無格式狀態存儲。

無格式狀態：在標準狀態中，賬戶和存儲項的地址是?keccak256(address)?，但是在一般狀態中，二者的地址就是?address?。

盡管如此，為了確保一些API能夠正常運作并與其它客戶端保持兼容，我們也會生成哈希值化狀態。

如果哈希值化狀態不是空值，我們會查看歷史記錄變更集，并且只更新已更改的項。

這個階段不需要聯網。

階段8、9、10?：生成索引

同步期間會生成3個索引。

這3個索引可能會被禁用，因為所有API都不使用它們。

這一階段不需要聯網。

交易查詢索引

該索引表由從交易哈希值到區塊號的映射構成。

賬戶歷史索引

該索引存儲了從賬戶地址到區塊列表的映射。

存儲歷史索引

該索引存儲了從存儲項地址到區塊列表的映射。

階段11：交易池

在這一階段，我們會啟動交易池或更新其狀態。例如，如果我們已下載的區塊中包含了某些交易，就把這些交易從交易池中移除。

在回退時，我們會將被回退的區塊中的交易重新添加到交易池中。

這個階段不需要聯網。

原文鏈接:

https://github.com/ledgerwatch/turbo-geth/tree/master/eth/stagedsync

作者:?AlexSharov

翻譯&校對:閔敏?&?阿劍

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