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)(簡稱金鍊盟)成立開源工作組通力打造。開源工作組成員包括博彥科技、華爲、深證通、神州數碼、四方精創、騰訊、微衆銀行、亦筆科技和越秀金科等金鍊盟成員機構。
區塊鏈的速度困境是“貴”在信任，“慢”得其所，說到底，根因還是在其“用計算換信任”的設計思路上。業內普遍讚譽區塊鏈是信任的機器，爲了實現信任，區塊鏈不得不做很多複雜而繁瑣的操作，同步、驗籤、執行、共識等，都是區塊鏈中必不可少的環節。
這就像行車時的“交規”，時刻在告訴我們開發者，爲了安全，請按規定速度行駛！然而，社區裏大家還是有着共同的心聲：真的太慢了！
那麼，能不能對這臺信任的機器來一次裝備升級，讓它既安全又快速呢？經過團隊深入的探索和實踐，我們打通了多條邁向極速時代的路子。回看整個過程，恰如打造了一臺性能卓越的汽車：
高功率發動機☞基於DAG的交易並行執行引擎
燃料輸送裝置☞分佈式存儲
前排與後座☞共識與同步的流程優化
傳動裝置☞全方位並行處理
氫燃料☞預編譯合約
監控儀表☞全面的性能分析工具
專屬的方向盤☞可並行合約開發框架
高功率發動機：基於DAG的交易並行執行引擎
——極盡所能讓交易並行執行
傳統的交易執行引擎，採用串行的方式執行交易，交易只能被一條條依次執行。一個區塊中無論有多少交易，都需要一條條依次執行完。這就好比一個低功率的發動機，縱使給它裝上巨無霸油箱，仍然無法輸出強大的動力。
1個氣缸不夠，改成4個氣缸，8個氣缸，行不行？
FISCO BCOS實現了一種交易並行執行引擎（PTE），能夠讓一個區塊內的多個交易同時被執行。若機器有4個核，最大限度能支持4筆交易同時執行，如果有8個核，則能支持8筆交易同時執行。
當然，在“交規”管控下，並行執行的正確性需要得到保證，也就是說，並行執行的結果和串行執行的結果需要一致。爲了保證並行執行的一致性，FISCO BCOS的交易並行執行引擎（PTE）引入了DAG（有向無環圖）這個數據結構。
執行引擎在執行區塊中的交易之前，會根據交易相互間的互斥關係，自動構建交易間的依賴關係。這種依賴關係是一種DAG，在引擎執行時，會根據DAG讓可並行的交易並行執行。這樣一來，交易執行的一致性得以保證，交易執行的吞吐量也得到數量級的提升。
燃料輸送裝置：分佈式存儲
——爲引擎提供足夠的燃料
傳統的區塊鏈存儲模式，是一棵參天的MPT樹。區塊鏈上所有的數據，都匯聚到這棵樹上來。對數據的每一次寫或讀，都是一次從樹枝到樹根（或者從樹根到樹枝）的漫長旅行。隨着鏈上的數據越來越多，樹也越來越高，樹枝到樹根的路程會變得越來越長。
更麻煩的是，雖然樹枝有很多個，但是樹根只有一個。對海量鏈上數據的寫或讀，就像千軍萬馬搶過獨木橋一樣悲壯，慘烈程度可想而知。所以傳統的區塊鏈，選擇了一個個來，一個數據一個數據地讀，一條交易一條交易地執行。形象地說，就是用一根輸油管爲引擎輸送燃料。
這樣肯定不行！我們需要多個輸油管爲引擎輸送燃料！
這一次，FISCO BCOS不是粗暴地爲引擎接上多個輸油管（MPT樹），因爲用輸油管輸油（用MPT存數據）實在是太慢了。我們乾脆拋棄輸油管，直接把引擎泡進油箱裏！這樣的比喻也許欠妥當，但理解了FISCO BCOS的執行引擎和存儲設計，相信你會和我有一樣的感慨。
我們拋棄MPT樹，採用“表”的方式組織數據。執行引擎讀寫數據，無需再對MPT樹進行樹根到樹枝的遍歷，直接在“表”上讀寫。這樣一來，每一條數據的讀寫，都不依賴於一個全局的操作，可以分開獨立進行。這就爲交易並行執行引擎（PTE）提供了併發數據讀寫的基礎，類似於泡在油箱裏的發動機，汽油直接流入氣缸，誰也不共用誰的輸油管。
分佈式存儲詳細解析請點擊：分佈式存儲架構設計
前排與後座：共識與同步的流程優化
——不搞平均主義，先富帶動後富
在區塊鏈節點中，同步模塊和共識模塊，是一對形影不離的雙胞胎，有時相互幫助，有時也爲爭奪資源大打出手。在以往的設計中，同步模塊和共識模塊並沒有優先級的區分。好比坐車，誰坐前排，誰坐後排，沒個規定，導致這對雙胞胎經常在爭奪先後順序上浪費大量的時間。
一切從實際出發，先富帶動後富！
共識模塊負責主導整個區塊鏈出塊的節奏，應讓共識模塊先行。而同步模塊，理應扮演好配合的角色，輔佐共識模塊更快出塊。基於此思想，FISCO BCOS對共識與同步的流程進行了優化：
第一，將同步模塊中交易驗籤的操作，從P2P的回調線程中剝離出來，讓共識模塊能夠更加順暢地收到共識消息，以便更快進行共識。
第二，對交易驗籤進行去重，並對交易的二進制進行緩存。一筆交易只進行一次驗籤和解碼，爲共識模塊中區塊的執行騰出更多的CPU資源。
第三，優化同步流程，在交易同步之前，儘可能地讓同步模塊跑在共識模塊之前，從而使得同步模塊優先把交易寫入交易池中，優先進行解碼和驗籤，讓共識模塊拿到交易時，免去解碼和驗籤的過程，更快進入區塊打包階段。
總而言之，言而總之。一切的目的，都是爲共識的流程服務，讓其更快更順暢地打包、執行、共識、出塊。
傳動裝置：全方位並行處理
——讓功率有效地輸出
若不搭配合適的傳動裝置，再高功率的引擎也無法將功率有效輸出。簽名驗證、編解碼、數據落盤，是區塊鏈中除開交易以外，其他耗時佔用較高的部分。在以往的設計中，簽名驗證、編解碼、數據落盤，都是串行執行的。就算交易被並行執行，這臺信任機器的性能，也受制於這三個環節的性能。
這三個環節的性能問題一日不絕，性能永無擡頭之日！那就給高功率發動機配上一個高性能傳動裝置，釋放出它的威力來。
FISCO BCOS引入了並行容器，讓數據的讀寫天然支持併發訪問。在此基礎上，對於交易的驗籤，直接讓交易的驗籤並行執行，交易與交易間的驗籤流程互不影響；對於編解碼，改造了RLP的編碼格式，使原來只能按順序讀寫的RLP格式支持並行的編解碼；對於區塊落盤，對狀態的改變進行並行編碼。
不僅如此，FISCO BCOS在可並行之處都進行了並行處理，讓系統CPU資源得到最大化利用。交易不僅在進入合約引擎時能並行執行，在諸如簽名驗證、編解碼、數據落盤等環節中也都是被並行處理的。強大的發動機，配合上高性能的傳動裝置，果然效果顯著啊！
氫燃料：預編譯合約
——高效率的輕量級合約框架
衆所周知，區塊鏈上跑的是智能合約，智能合約用solidity語言編寫。solidity合約部署到鏈上，燒掉Gas，得到結果。但是，有沒有想過換一種燃料，一種成本更低卻又讓車跑得更快的燃料？
且看FISCO BCOS自研的“氫燃料”——預編譯合約！
FISCO BCOS爲機構提供了一種高性能、定製化、輕量級合約框架。機構可按照自身業務需求，將自己實現的預編譯合約內置於FISCO BCOS節點中。
預編譯合約用C++編寫，其性能高於solidity引擎，而且啓動速度更快、指令更精簡、內存使用更少。正如“氫燃料”一般，成本更低，熱值更高，讓汽車跑得更快！當然，提取“氫燃料”需要下一點小功夫，預編譯合約的實現相對複雜，門檻比較高。
瞭解預編譯合約請點擊：預編譯合約架構設計
監控儀表：多維度性能分析工具
——給人全局在握的踏實感
FISCO BCOS在開發過程中使用了大量的性能分析工具，就像汽車上安裝了諸多指數清晰的監控儀表。
我們採用了主流的性能分析工具，如perf，systemtap，對程序的熱點、鎖、內存等進行了分析，還根據區塊鏈的程序流程特點，開發了定製化的性能分析工具，以便在共識，區塊驗證、存儲模塊和流程中更好地評估數據。
工具能夠對程序中各個階段的時間佔比、時間變化進行分析。有了可靠的量化工具，開發者在做每一處優化時，都能做到心中有數。
專屬的方向盤：可並行合約開發框架
——給開發者流暢的操作體驗
一切準備就緒，上車！
坐上駕駛位，你手中掌控的，將是FISCO BCOS爲你提供的專屬方向盤——可並行合約開發框架！如何合理操作這臺機器，全靠這個方向盤。
“手握”並行合約開發框架，在開發並行合約時，合約開發者無需關心具體的底層邏輯，而是將更多注意力集中在自己的合約邏輯上。當合約部署成功後，並行合約會被底層代碼自動識別，自動並行地執行！
現在，終於開上了車。沒過癮？沒關係，接下來的幾篇，請接好，是真正的硬核乾貨！我們將在下一篇文章中，系統介紹FISCO BCOS中基於DAG模型的並行交易執行器（PTE），敬請期待~
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代碼貢獻指引：
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