以太坊階段式同步：重構完全同步模式（Full Sync）_BSP

階段式同步（staged sync）重構自 Go-Ethereum 的完全同步模式（full sync），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。

Turbo-Geth 客戶端會向每個對等節點了解該節點的 HEAD 區塊（即最新區塊），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（下載區塊頭）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（沒有出現網絡中斷、應用沒有重啟等問題），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。

中銀國際在以太坊上發行價值2億元數字化結構性票據:6月12日消息，瑞銀集團表示，中銀國際首次成功發行2億元人民幣全數字化結構性票據，成為第一家在港發行區塊鏈數字化證券的中資金融機構。該產品由瑞銀負責發起，并面向其亞太區客戶銷售。瑞銀曾于2022年12月成功發售5000萬美元區塊鏈數字化固定利率票據，根據英國和瑞士法律設立，且在許可區塊鏈上進行了數字化。

雙方在發行本次區塊鏈數字化票據時，在適用法律與區塊鏈種類方面都做了新的嘗試。此發行是在亞太地區第一次根據香港和瑞士法律設立，第一次在公共以太坊區塊鏈上進行區塊鏈數字化，并成功將受規管證券引入公共區塊鏈。[2023/6/12 21:32:24]

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。

通過下方的餅狀圖，我們可以看出每個階段的耗時占比（這些都是從完全同步中得出的數據）。雖然這些數據并不精確，但是足以作為參考。

Binance推出以太坊工作量證明礦池后ETHW短時突破12美元:金色財經報道，Binance宣布推出以太坊工作量證明礦池且10月29日前不會收取費用后，ETHW出現短時上漲并觸及12.72美元，本文撰寫時下挫至11.89美元，24小時漲幅8.8%。據相關信息披露，由于主要礦池已宣布支持ETHW，包括Coinbase在內的一些大型交易平臺也表示不排除上線ETHW，但Binance指出，在Binance礦池上支持ETHW并不保證在交易平臺上線ETHW。（decrypt）[2022/9/30 22:41:41]

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 。

Uniswap 24小時交易量12.5億美元，占以太坊上Dex總量的50.05%:據歐科云鏈OKLink數據顯示，截至今日10時，以太坊上Dex的24小時交易量約合24.9億美元，環比上升13.18%。

其中交易量排名前三的Dex協議分別是Uniswap V2 12.5億美元，交易量占比50.05%；SushiSwap 4.36億美元，交易量占比17.51%以及1inch 2.05億美元，交易量占比8.25%。[2021/3/25 19:16:19]

回退的階段順序如下例所示（從右往左依次發生）。

state.unwindOrder = []*Stage{

   // Unwinding of tx pool (reinjecting transactions into the pool needs to happen after unwinding execution)

   stages, stages, stages, stages, stages, stages, stages, stages, stages, stages,

Cardano創始人：以太坊由于無法擴容及與傳統系統共享數據而受到限制:金色財經報道，Cardano創始人Charles Hoskinson在接受采訪時表示，比特幣的問題在于其功能非常簡單。比特幣單純推動價值的局限性催生了以太坊。盡管以太坊的可編程性打開了許多大門，但Hoskinson表示，以太坊由于無法擴容以及無法與傳統系統共享數據而受到限制。Hoskinson稱，他在比特幣和以太坊中看到的局限性導致其創立了Cardano。當將這三件事（互操作性、可擴展性和可持續性）捆綁在一起時，就從功能上創造了所謂的第三代加密貨幣。[2020/6/30]

 }

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（write amplification）的情況。

因此，當我們生成索引或者說哈希值化狀態（Hashed State）時，我們會執行一個多步驟流程。

Derbit平臺以太坊期權交易量達3000萬美元，創下歷史新高:Skew數據顯示，以太坊（ETH）價格今日一度突破了250美元關口，隨后小幅回落。價格的飆升也引發了諸如Deribit等平臺上ETH期權交易量的大幅增長，其中Deribit在6月1日創下了單日以太坊期權交易量新高。交易員們已經注意到了最近的價格走勢，似乎正在為近期的重大動向做準備。[2020/6/2]

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（heap）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。

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。

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（指向更新的區塊）。

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（blockHash -> blockNumber）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（Intermediate Hashes），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（這種情況可能在第一個初始同步期間發生），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。

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（Plain state storage）。

無格式狀態（Plain State）：在標準狀態（我們稱之為 “哈希值化狀態”）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（History ChangeSet），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。

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（在這些區塊中，該賬戶的狀態有了更改）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（其中，該存儲項在一定程度上有了更改）的映射。

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。

原文鏈接:

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

作者: Alex Sharov

翻譯&校對: 閔敏 & 阿劍

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