目前，區(qū)塊鏈應用已經(jīng)不僅局限于資產(chǎn)轉(zhuǎn)賬、信息追溯等領域，新型商業(yè)化應用不斷涌現(xiàn)，視頻、圖片、醫(yī)療信息等大體量數(shù)據(jù)也越來越多地需要存儲于區(qū)塊鏈中。大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)的存儲和管理需求，使得區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)處理的時間和空間消耗問題越來越突出。因此，BUMO在數(shù)據(jù)存儲設計中充分考慮到上述挑戰(zhàn)，提出了大規(guī)模數(shù)據(jù)的差異化分布式存儲體系Trailer。

Trailer首先對數(shù)據(jù)進行差異化分類處理，根據(jù)數(shù)據(jù)特點將其分為鏈上數(shù)據(jù)和鏈下數(shù)據(jù)。鏈上數(shù)據(jù)指實時存儲于區(qū)塊鏈節(jié)點的數(shù)據(jù)，比如賬戶、交易、區(qū)塊頭等基礎鏈數(shù)據(jù)等;鏈下數(shù)據(jù)指不需實時存儲于區(qū)塊鏈節(jié)點的數(shù)據(jù)，比如存在性證明所需的歷史視頻數(shù)據(jù)等。但是，鏈下數(shù)據(jù)需要進行鏈上數(shù)據(jù)錨定，即將數(shù)據(jù)哈希值作為鏈上數(shù)據(jù)存儲。其次，針對鏈上數(shù)據(jù)和鏈下數(shù)據(jù)的不同特點，選擇不同的存儲引擎，并進行接口封裝和成本計算，滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)差異化存儲需求的同時，具有較高的用戶友好性。

1. 數(shù)據(jù)差異化定義

鏈上數(shù)據(jù)指實時存儲于區(qū)塊鏈節(jié)點的數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈節(jié)點具備對鏈上數(shù)據(jù)的全拷貝能力，是能形成區(qū)塊有效性證明的最小單元數(shù)據(jù)集合，典型數(shù)據(jù)如下：

●鏈基礎數(shù)據(jù)： 比如賬戶、交易、區(qū)塊頭等直接數(shù)據(jù)，賬戶樹、交易樹及區(qū)塊生成證明等區(qū)塊有效性證明數(shù)據(jù)，以及供用戶數(shù)據(jù)查詢必要的索引數(shù)據(jù)等;

●智能合約及 合約操作數(shù)據(jù)：智能合約的圖靈完備腳本及其依賴數(shù)據(jù)均需要在鏈上存儲，以保證其可執(zhí)行和去中心化特性，隨時提供智能合約訪問能力;

●資產(chǎn)類數(shù)據(jù)： 這類數(shù)據(jù)存儲需求量小，但對安全性要求極高，鏈上存儲可以在提供充分冗余存儲的同時提供安全的計算環(huán)境;

●簡短靜態(tài)數(shù)據(jù)： 比如交易備注等通常數(shù)據(jù)量很小的數(shù)據(jù)。

鏈下數(shù)據(jù)指無需實時存儲于區(qū)塊鏈節(jié)點的數(shù)據(jù)，通常是使用頻率較低、存儲體量相對較大的數(shù)據(jù)集合，比如存在性證明所需的歷史視頻數(shù)據(jù)等。鏈下數(shù)據(jù)通常需要進行鏈上數(shù)據(jù)錨定，即將數(shù)據(jù)哈希值、數(shù)據(jù)索引|等作為鏈上數(shù)據(jù)存儲。典型數(shù)據(jù)如下：

●大體量數(shù)據(jù)： 該類數(shù)據(jù)特點是所需的存儲空間大，比如視頻、圖片、志、地理位置等數(shù)據(jù);

●區(qū)塊歷史數(shù)據(jù)：使用頻率低，戶無需實時查詢，鏈下數(shù)據(jù)可作為備份手段;

●保密性要求較高數(shù)據(jù)： 比如個人身份信息，醫(yī)療數(shù)據(jù)等，鏈下數(shù)據(jù)脫敏存儲，只在驗證請求或授權(quán)請求時提供原始數(shù)據(jù)證明。

2. 數(shù)據(jù)分類篩選

數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)圖

存儲適配器模塊負責篩選、甄別鏈上數(shù)據(jù)和鏈下數(shù)據(jù)，并分別進行存儲操作。一般而言，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的參與節(jié)點均會選擇使用鏈上存儲，而鏈下存儲的選擇則與用戶應用方式緊密相關(guān)。鏈下存儲按照數(shù)據(jù)存儲的開放程度，可分為私有存儲和共享存儲兩類。鏈下私有存儲指用戶搭建并進行運維的存儲系統(tǒng)，具有前期投入大、運維成本高的特點;鏈下共享存儲指無需用戶自身投入建設，通過付費等方式獲取的共享存儲系統(tǒng)。存儲適配器模塊的主要作用如下：

●接口封裝：將復雜的內(nèi)部存儲功能封 裝為少量簡單易用的用戶服務接口;

●數(shù)據(jù)分類： 對鏈上數(shù)據(jù)及鏈下數(shù)據(jù)進行分類，如需進行鏈下數(shù)據(jù)存儲，需進一步選擇鏈下共享存儲或者鏈下私有存儲。在鏈下數(shù)據(jù)存儲前，需先將待存儲數(shù)據(jù)進行哈希運算，進而將哈希值作為鏈上數(shù)據(jù)進行存儲操作;

●成本計算： 支持對鏈上數(shù)據(jù)存儲所需的成本（比如Gas值）， 以及共享存儲需支付的費用等進行綜合計算，提供給用戶作為成本參考。

3. 鏈上數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn)

針對鏈上數(shù)據(jù)存儲需求，BUMO基于TiDB技術(shù)構(gòu)建了專用的分布式存儲引擎數(shù)據(jù)庫ChainDB。TIDB 是受Google Spanner/ F1論文啟發(fā)而設計的開源分布式HTAP （Hybrid TransacTIonal and AnalyTIcal Processing）數(shù)據(jù)庫。ChainDB 具備如下能力：

●水平彈性擴 展：通過簡單配置即可實現(xiàn)新節(jié)點添加并且能在不停止終端業(yè)務的前提下，動態(tài)添加存儲節(jié)點，提高整體的數(shù)據(jù)存儲能力;

●高可用性： 數(shù)據(jù)存儲引擎可在保證大多數(shù)副本不丟失的前提下實現(xiàn)故障的自動恢復;

●分布式事務： 采用優(yōu)化后的Percolator模型支持分布式事務，同時使用樂觀鎖技術(shù)，在事務執(zhí)行過程中不會檢測寫沖突，只在提交過程中進行沖突檢測，沖突雙方中較早完成提交的一方會率先寫入成功，另一方會嘗試重新執(zhí)行整個事務，具備高效的事務處理能力。

4. 鏈下數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn)

BUMO結(jié)合IPFS等現(xiàn)有分布式存儲技術(shù)，有效滿足鏈下數(shù)據(jù)存儲需求。不同于鏈上數(shù)據(jù)的相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲方案，IPFS 等存儲體系是永久、去中心化保存和共享文件的技術(shù)，是內(nèi)容可尋址、版本化、點對點超媒體的分布式存儲協(xié)議，基于該類技術(shù)構(gòu)建的鏈下數(shù)據(jù)存儲弓|擎具備如下能力：

●降低存儲空間： 通過對文件生成唯一哈希 值的方式標識文件，取代傳統(tǒng)的通過文件位置標識文件的方式，有效降低存儲空間;

●提高存儲多樣性： 支持更多業(yè)務數(shù)據(jù)類型及大體星數(shù)據(jù)的存儲（視頻、照片、日志地理位置） ;

●降低硬件成本： 支持水平擴展，對存儲節(jié)點的硬件要求較低;

●多種部署形式： 在提供共享服務能力的同時，也可以利用該技術(shù)進行私有化部署;

●易于擴 展維護：滿足代碼開源、版本可追溯等開源特征。