STA:以太坊階段式同步：重構完全同步模式（Full Sync）

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。

8月CME比特幣與以太坊期貨合約交易量創近兩年來新低:9月22日消息，數據顯示，8月芝加哥商品交易所比特幣與以太坊期貨合約交易量環比下降20.7%至289億美元，創下2020年12月以來新低。(CryptoCompare)[2022/9/22 7:12:38]

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：以太坊鏈上NFT銷售總額突破85億美元 創歷史新高:金色財經報道，根據最新數據顯示，以太坊鏈上NFT銷售總額突破85億美元，創下歷史新高，本文撰寫時為8,504,090,764美元，鏈上交易數量為3,741,371筆。此外，NFT鏈上銷售總額逼近130億美元，目前為12,871,479,476美元，同樣創下歷史新高，目前以太坊鏈上NFT銷售額最高，Ronin鏈上NFT銷售額位居第二，為2,746,467,717美元。[2021/11/1 6:23:55]

回退的階段順序如下例所示。

state.unwindOrder=*Stage{

??//Unwindingoftxpool(reinjectingtransactionsintothepoolneedstohappenafterunwindingexecution)

以太坊L2網絡總鎖倉量為38.9億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至10月23日，以太坊Layer2上總鎖倉量為38.9億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約23.5億美元，占比60.41%。其次是dYdX，鎖倉量9.01億美元，占比23.15%。[2021/10/23 6:09:06]

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

?}

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。

以太坊互助保險項目Nexus Mutual新增支持Badger DAO:1月6日消息，以太坊互助保險項目Nexus Mutual新增支持中心化自治組織Badger DAO，目前，用戶可使用ETH或DAI在Nexus Mutual中購買關于Badger DAO的保單。[2021/1/6 16:31:38]

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

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。

分析 | 火幣報告：以太坊鏈上交易數連續三周下降:據火幣區塊鏈大數據顯示：①本周比特幣活躍地址數從320萬下降至318萬；鏈上交易量為647.4萬BTC，下降2.5%；鏈上交易135.6萬筆，比上周上升2.2%。

②以太坊鏈上交易量較上周下降至1085萬ETH，下降幅度為4.7%，連續三周下降，為近兩個月內最低；本周以太坊轉賬手續費較上周繼續上升，處于高位狀態，從3.2萬ETH上升至3.3萬ETH。[2018/7/13]

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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