区块链存储优化——从MPT树到KV存储_mpt树稀疏

MPT树存储的优缺点

区块链如果采用MPT树存储，大概会有以下优点：

1. 可用全局数据的根哈希做共识，数据篡改会被立即发现；
2. 可以查询任意历史区块对应时刻的所有数据；
3. 方便从指定区块开始同步数据，因为正如上面所说每个区块包含当时的所有数据；
4. 方便区块回滚和重演，这在发生分叉和修正最长链时很有帮助。

大概就是因为这些优点，以太坊用一棵账户树记录所有账户的信息，账户下面挂接一棵存储树记录该账户的合约信息，这便是以太坊MPT存储的全部。

以太坊MPT存储

那么这种存储结构就没有什么缺点吗？

当然有。其中一个问题是，随着数据量的增大，查询延时越来越大。这对性能压力较高的区块链服务是个不得不面对的问题，你会看到随着数据量的增长，TPS越来越低，合约执行性能的降低尤其明显。通过分析发现，时间主要花在levelDB的读取上。

性能问题的原因分析

下图就是MPT树在内存中的大致结构，真实的环境因为key-value字符串比较长所以树要深很多。应用层读一个key，会触发底层读取一系列的节点构建MPT树最终找到存储在叶子节点中的value。如果key对应的value被修改，对应叶子节点到根节点路径上所有节点都要更新并写到磁盘。说白了，MPT树存在读写放大的问题。