背景

百度XuperChain在2019年5月底正式宣布開源。在開源后很快獲得了開發者、區塊鏈媒體的廣泛關注。XuperChain是百度自主研發的區塊鏈系統，在開源到Github后仍然在活躍地升級代碼，先后發布了V3.1、V3.2兩個版本。其中有10%的代碼是由外部開發者貢獻的。

當前，國內外的區塊鏈系統多如過江之卿。對于區塊鏈開發者而言，如何選擇一個區塊鏈系統持續地深耕是一個難題。在項目選型過程中有很多問題要考慮，例如，功能是否完備，性能是否滿足業務壓力，開發過程中遇到問題能否獲得有效的支持？百度超級鏈目前已經通過工信部電子一所的標準測試，在功能、安全、性能三方面都遠超過同類產品。超級鏈也建立了活躍的開發者微信群，越來越多的開發者正在學習超級鏈，用超級鏈落地自己的項目。

本文將闡述百度超級鏈的架構體系，對其獨特的關鍵技術進行簡要的分析，讀者將大體了解到超級鏈為什么能實現高性能，架構上如何做到的可插拔等等。后續我們還會推出系列文章，對各個知識點進行抽絲剝繭的講解。

系統架構

一般而言，區塊鏈系統都是有三大件：分布式賬本、合約引擎、共識處理器。

分布式賬本解決的是數據的存儲問題，例如數據怎么持久化到存儲介質，數據怎么組織，數據的校驗、更新、查詢等。

合約引擎解決的是計算問題，能夠將數據和合約字節碼從賬本加載到虛擬機，進行運算之后，將產生的數據變更再寫入到賬本。

共識處理器解決的是一致性問題，因為區塊鏈是個P2P的網絡集群，傳輸有延遲、不穩定、節點作惡等因素。最終需要通過共識處理器保障：集群中的所有節點的存儲的數據是一致的，計算結果也是一致的。

在超級鏈的架構設計中，這三大件都具備可插拔能力。

在合約引擎中，通過抽象的虛擬機接口設計，使得可以集成各種豐富的虛擬機，例如：XVM、Wavm、SolidityVM（未開源）等等。

在分布式賬本中，我們設計了高并發的事務管理模型XuperModel， 并且通過抽象的Key-Value接口設計，使得可以能集成各種底層存儲引擎，例如：Leveldb、Baddger、Rocksdb， 只要實現了Put、Get、Iterator等接口，就可以將第三方的存儲引擎集成進來。

在共識處理器中，通過抽象的Consensus接口設計，使得可以集成各種豐富的共識算法。超級鏈已經開源的主要是TDPos和Pow兩種共識算法。開發者完全可以根據自己的需要開發自己的共識算法集成進來。

高性能關鍵技術

超級鏈的性能優化主要是從兩個方面著手，一個是立體網絡、一個是鏈內并行。

立體網絡，簡單來說是通過一條Root鏈派生出N個平行鏈，這N個平行鏈是按照業務來劃分，使得交易充分地并行。某些必要情況下要通過Root鏈的哈希錨定實現跨鏈。另外，還有可回歸側鏈技術，動態地fork生成側鏈，完成一段時間的計算運行后，釋放側鏈。立體網絡技術暫時沒有開源。

鏈內并行，指的是單鏈情況下的性能優化技術。提高單鏈的性能主要從兩個方面：加快出塊速度和穩定性、交易驗證充分并行。

一方面，超級鏈采用了TDPOS共識，優化了出塊時間片調度機制，能夠穩定快速出塊。另一方面，超級鏈采用獨有的XuperModel模型，使得交易的驗證充分地并行化。這種模型是從經典的UTXO模型發展而來的，將智能合約的執行分為兩個不同的階段：預執行階段和提交階段，并通過類似于MVCC的機制避免整體加鎖，不同于一般的讀寫集機制，超級鏈中交易的讀集引用不需要綁定區塊高度，未確認交易的輸出也可被引用，進一步提升了性能測試的整體吞吐。

此外，在工程實現方面也做了大量的優化。比如底層KV存儲支持多盤存儲避免IO瓶頸，通過內存Cache降低訪盤開銷，通過線程避讓機制保障準時出塊等等。

社區建設

超級鏈的代碼開源在https://github.com/xuperchain，目前每周的開發進展都會同步給社區。我們也歡迎大家提交代碼，在Github上給出了Issue和 Pull Request的發起模板。到目前為止，外部開發者提交的Commit數量占到了10%。我們的社區建設目標是逐步提升這個比例，使超級鏈真正成為一個開放共建的生態。

為了方便大家反饋問題、及時地解答疑惑，我們也建立了微信群（見文末），群中有值班的工程師會7*24小時為開發者服務。

后續計劃

后續，超級鏈會進一步提升性能、易用性，努力提高在區塊鏈開發者中的影響力。另外，大家也知道XuperChain只是超級鏈“Xuper”家族產品中的一員，我們后續還會開源超級鏈在邊緣計算、大數據、多方安全計算等方面的集成化解決方案，敬請關注。