Alkalmazási szintű áteresztőképesség adatmodell alapú optimalizálása utóvalidáló blokkláncokban

Az utóbbi időben az elosztott főkönyvi technológiák (DLT) használata széles körben el-

terjedt, még a vállalati világban is. A legismertebb a Hyperledger Fabric (HLF), egy jogo-

sultságkezelt DLT-megoldás a vállalati szektor számára. Ez az ágazat nagy teljesítményű

és robusztus rendszereket igényel, és a HLF általában mindkét igényt kielégíti. A nagy

áteresztőképességet igénylő alkalmazások esetében azonban a HLF-nek vannak potenciális

hiányosságai. A naiv adatmodellek esetében az egyik lehetséges hiányosság a többverziós

konkurrencia-kezelési konfliktusok (MVCC konfliktusok) miatt visszautasított tranzakci-

ók nagy száma. Ezek a konfliktusok a HLF optimista párhuzamossági modelljének és a

HLF által népszerűsített Elővérehajtás Sorrendezés Validáció (EOV) architektúrának a

következményei. Kedvező forgatókönyvek esetén ezek a tervezési döntések nagyobb teljes

áteresztőképességet eredményeznek, mint az egyszerű zárolást alkalmazó megoldások, és a

hagyományos adatbázisokban évtizedek óta használatosak. A HLF elosztott jellege azon-

ban további késleltetéssel jár az elővégrehajtási és a validálási fázis között, így nagyobb a

konfliktus valószínűsége.

A tranzakciós hibák számának csökkentésére számos megoldási javaslat született, ame-

lyek többsége a HLF protokollszintű működésének megváltoztatásával próbálja kezelni a

problémát. Ebben a dolgozatban két intelligens adattárolási modell megközelítést javaslok,

amelyek az adatmodell és a tranzakciókészlet alapján működnek, és amelyek a változatlan

protokoll felett használhatók. Mindkét technika megváltoztatja az adatok szerializálásának

és a főkönyvben való tárolásának módját, de mindegyik különböző leképezési stratégiákat

használ, hogy ugyanazon információhoz nagyobb számú egyidejű hozzáférést tegyen lehető-

vé. A két technika közül a fejlesztők választhatnak, figyelembe véve a konkrét felhasználási

eseteik tárolási követelményeit és tranzakciós profilját.

Olyan keretrendszert fejlesztettem ki, amely ezeket a technikákat használja, de a hoz-

záadott komplexitást egy absztrakciós réteg mögé rejti, amely megőrzi a hagyományos

fejlesztői élményt. Az én implementációm intuitívabb felhasználói élményt is nyújt az

okosszerződés fejlesztők számára az azonnali konzisztencia, ismertebb nevén a "Read Your

Writes" emulálásával. E megoldások hatékonyságának értékeléséhez az implementációmat

több benchmark alkalmazáson tesztelem, és bemutatom az eredményeimet.

Továbbá javaslok egy MVCC konfliktus mérséklő stratégiát, amely dinamikusan kés-

lelteti a tranzakciók elővégrehajtását. A stratégia a rendelkezésre álló historikus adatok

alapján képes késleltetni a nagy valószínűséggel meghiúsuló tranzakciókat, így a hozzá-

adott késleltetésért cserébe elkerülhető a konfliktus egy folyamatban lévő tranzakcióval.

Emellett kitérek a lehetséges jövőbeli munkákra is, amelyeket a megoldásaimmal együtt

lehetne használni a további teljesítménynövelés érdekében. A javasolt technikák nem

zárják ki egymást. Éppen ellenkezőleg, kiegészítik egymást, és egy többrétegű MVCC

konfliktus mérséklési megközelítés részeként használhatók.

szerző

• 
  Debreczeni Máté
  Villamosmérnöki szak, alapképzés
  alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

• 
  Dr. Klenik Attila
  Tudományos munkatárs, Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék
  attila.klenik@vik.bme.hu
• 
  Dr. Kocsis Imre
  adjunktus, Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék

helyezés