1分钟了解区块链的本质

区块链,比特币这些概念最近都很火,但很多人搞不清楚它究竟是啥,准备从技术的角度,从架构的角度,用通俗的语言谈谈楼主的理解。

究竟啥是区块链?

:一句话,区块链是一个存储系统。

更细一点,区块链是一个没有管理员,每个节点都拥有全部数据的分布式存储系统。

通常所见的存储系统是啥样的?

:如上图,一块空间存储数据,一个软件管理数据,提供接口写入数据,这是存储系统,例如mysql。

普通的存储系统会有什么常见的问题?

:常见的有两个问题:

  • 数据存在一个地方很危险,空间损坏数据就丢了,用技术的话说即“数据不高可用”
  • 写入点只有一个,用技术的话说即“单点控制”

如何保证数据高可用?

:解决高可用要“冗余”,如上图,如果能把数据冗余到多个地方,就能保证高可用,一个地方的数据挂了,另外的地方仍存有数据。例如mysql主从集群,以及磁盘的RAID都是这个原理。

这里需要强调两点:

  • 数据冗余往往会引发一致性问题,例如mysql主从集群中的读写延时问题
  • 数据冗余往往会降低写入效率,因为同步数据需要消耗额外的资源

画外音:更详细的,可阅读《互联网架构,如何保证高可用》。

可不可以多点写入?

答:可以。可以多个节点都实施写入,例如mysql双主集群,又或者多机房多活数据中心。这里要强调的是,多节点写入往往会引发写写冲突的一致性问题。

画外音:双主一致性,可阅读《mysql双主架构如何保证一致性》。

多点控制写入之后,其实出现了多中心控制,在数据不一致的时候,往往需要有一个算法来协商如何处理不一致数据。

例如,存在两个中心节点时,可以约定这样的算法来处理不一致:

  • 以时间戳最小的数据为准,即先来先得

又例如,存在多个中心节点时,可以约定这样的算法来处理不一致:

  • 投票,以多数票的数据为准

什么是区块链?

  • 区块是一块存储空间,可以存储数据
  • 区块链不但像链表一样把区块串起来,还有约定了一系列的方法管理这些数据,所以它是存储系统
  • 区块链有很多节点,每个节点都保存了全部的数据,所以它是高可用的
  • 每一个中心节点都可以生成区块,并写入数据,所以每一个点都是中心节点,或者说区块链是去中心化的,要想控制整个系统,必须控制一半以上的节点,才能控制投票,于是这个系统没有管理员

综上,区块链实际上是一个没有管理员的,去中心化的,每个节点都拥有全部数据的分布式存储系统。只要你愿意,你随时可以成为区块链中的一个节点,并参与区块的生成与写入,比特币就是基于这个分布式存储上的电子货币

由于节点很多,很多数据需要同步,这个系统的存储容量其实不大,目前全球存储比特币的区块链也就100多G。

画外音:额,有朋友说他们公司的mysql数据库轻轻松松几百G。

因为节点很多,数据需要保持一致,这个系统的写入效率也很低,存储比特币的区块链每10分钟才生成1个区块,1个区块只有1M的存储空间,只够写入2000笔比特币交易的数据。

画外音:比特币全球交易,每10分钟只能处理2000笔交易。有朋友说他们公司自研的存储系统轻轻松松;每秒处理交易10W笔。

关于区块链,本文只说了概念,作为一个存储系统,数据的生成,写入,管理,数据一致性,数据冲突处理方法,数据完整性保证…很多细节未来再用“通俗技术性文字”和大家分享。

希望这一分钟,大家了解了区块链的本质。

原文发布于微信公众号 - 架构师之路(road5858)

原文发表时间:2018-03-02

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