基于IPFS的去中心化数据库解决方法技术

本发明专利技术公开了基于IPFS的去中心化数据库解决方法，该方法包括以下步骤：基于IPFS去中心化文件系统，抽象一层Table数据的逻辑目录结构的表示格式；基于IPFS的功能及有向无环图，对Table数据的逻辑目录结构的元信息进行表示，并得到Table数据的有向无环图元信息；获取Table数据的有向无环图元信息之后，每个节点保留Table数据的逻辑目录结构的有向无环图元信息；若一个节点的数据更新，则该节点的有向无环图的变更同步到其他节点。本发明专利技术解决了现有技术方案的缺点，具有不容易达到单点容量瓶颈、扩展性很好、存储成本低、同步性能好的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
基于IPFS的去中心化数据库解决方法


[0001]本专利技术涉及文件存储领域，具体来说，涉及基于IPFS的去中心化数据库解决方法。

技术介绍

[0002]IPFS是一个去中心化的文件存储系统，是Web3技术栈中比较重要的一环，很多Dapp去中心化应用的文件存储层，但是中间一般还需要有一个去中心化的数据库来充当业务数据的CRUD[CRUD是指在做计算处理时的增加(Create)、读取(Read)、更新(Update)和删除(Delete)几个单词的首字母简写]。这和传统Web2是一样的分层方式。
[0003]在Web3中，基于IPFS构建的现有去中心化数据库方案有OrbitDB、AvonDB和ThreadDB。这些现有技术的存储数据架构，可以理解为在去中心化网络中每个节点都有一个完整的数据副本copy，每个节点都可以进行CRUD，并且将这些数据更新通过IPFS的PubSub协议(类似gossip的p2p协议)同步到其他节点，其他节点收到更新数据请求后，会将更新数据合并到本节点的副本中。最终达到每个节点的副本数据的一致性。基本数据架构如图13
‑
14。图13可以看到，每个节点都是有完整数据的一个副本，并且多个节点发生更新的时候，会互相同步到其他节点，图14可以看到最终同步完成后，每个节点都保持了最新的完整数据副本。
[0004]基于IPFS的现有方案是每个节点保存了一个副本，在写入更新的时候通过PubSub协议进行去中心化网络数据传播同步。这个方案有如下几个缺点：
[0005]1)存储容量存在单点瓶颈：因为每个节点都保存了完整的数据副本，所以数据量特别大的时候，很快会达到单节点的存储瓶颈。而且很多IPFS节点可能并不是一个服务器的形式，有可能服务器的性能、规格差异比较大，对于一些节点规格不高的情况下，影响很大。
[0006]2)扩展性差：每当新加入一个节点，都需要完整拷贝一遍完整的数据副本到本地，性能低下。且新加入的节点可能规格比较小，这个时候扩展起来更慢。
[0007]3)存储成本高：相同的数据被存储了N份，这个N就是加入到这个表格的P2P网络节点个数。例如一个10个节点的P2P网络创建一个有10G大小的testtable01，那么整个网络将存在10*10G的数据分布在每个节点上，严重浪费存储空间。
[0008]4)同步性能差：每次插入一批数据的时候，需要把这批数据也同步到所有节点上，带宽浪费也比较严重。例如一个10个节点的P2P网络有一张testtable01表，插入1w行数据时，这1w行数据会分别分发数据到另外9个节点上，总的网络流通大概为1w*10次＝10w行数据，对于网络的消耗也不可忽视。并且随着同步的数据量变大，其同步时间也必然随着数据量的增大而有所变慢。
[0009]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0010]针对相关技术中的问题，本专利技术提出基于IPFS的去中心化数据库解决方法，以克
服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0011]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0012]基于IPFS的去中心化数据库解决方法，该方法包括以下步骤：
[0013]S1、基于IPFS去中心化文件系统，抽象一层Table数据的逻辑目录结构的表示格式；
[0014]S2、基于IPFS的功能及有向无环图，对Table数据的逻辑目录结构的元信息进行表示，并得到Table数据的有向无环图元信息；
[0015]S3、获取Table数据的有向无环图元信息之后，每个节点保留Table数据的逻辑目录结构的有向无环图元信息；
[0016]S4、若一个节点的数据更新，则该节点的有向无环图的变更同步到其他节点。
[0017]进一步的，所述Table数据的逻辑目录结构中的逻辑文件对象被拆分为若干Block并存储在IPFS去中心化文件系统上。
[0018]进一步的，所述IPFS以key
‑
value的形式存储数据，其中key与内容相关联，且若key相同，则data内容相同，同时在data内容保存其他key值，并形成一个链或者一个有向无环图。
[0019]进一步的，所述获取Table数据的有向无环图元信息之后，每个节点保留Table数据的逻辑目录结构的有向无环图元信息包括以下步骤：
[0020]处理数据时，对数据目录的有向无环图元信息进行管理，且使有向无环图的树最底下的节点指向一个文件节点；
[0021]将文件切分为若干block分散存储在基于IPFS去中心化文件系统上；
[0022]使P2P的每个节点保存部分的Table数据的逻辑目录有向无环图元信息。
[0023]进一步的，所述有向无环图获取后，且一张表插入数据之前，每个节点均有一张表的当前状态下的数据目录有向无环图1信息，且获取有向无环图1的tableDirCid，并得到所有的子目录节点地址，同时查到这个表的所有逻辑目录下的各种子目录与子文件内容。
[0024]进一步的，所述有向无环图获取后，若发生一张表插入更新数据并同步时，各个节点保持有向无环图2元信息。
[0025]进一步的，所述若一个节点的数据更新，则该节点的有向无环图的变更同步到其他节点包括以下步骤：
[0026]在插入数据前，当前Table在所有节点的元数据均为有向无环图1；
[0027]用户向节点1插入数据成功后，节点1的有向无环图1更新为有向无环图2；
[0028]节点1向基于IPFS的整个P2P网络的其他节点发出同步变更信息，且消息事件为有向无环图1更新为有向无环图2；
[0029]每个节点接收有向无环图更新消息后，将本地的有向无环图1同步变更为有向无环图2，使整个P2P网络达到一致性状态。
[0030]进一步的，所述节点的有向无环图的变更同步到其他节点时，有向无环图所表示的数据存储在基于IPFS去中心化文件系统中。
[0031]进一步的，所述将本地的有向无环图1同步变更为有向无环图2时，若出现冲突则根据具体情况进行解决。
[0032]进一步的，所述若出现冲突则根据具体情况进行解决包括以下步骤：
[0033]若节点的当前内容标识符等于旧内容标识符，则将当前内容标识符更新为旧内容标识符；
[0034]若当前内容标识符、旧内容标识符及新内容标识符均不相等，且旧内容标识符及新内容标识符均位于历史内容标识符列表中，则忽略；
[0035]若当前内容标识符等于新内容标识符，则忽略；
[0036]若当前内容标识符、旧内容标识符及新内容标识符均不相等，且旧内容标识符及新内容标识符均不位于历史内容标识符列表中，则将当前内容标识符更新为新内容标识符。
[0037]本专利技术的有益效果为：
[0038](1)本专利技术基于IPFS上设计的表逻辑元数据目录，使用有向无环图来表示它，并设计了表的CURD过程的更新、合并策略，解决本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于IPFS的去中心化数据库解决方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、基于IPFS去中心化文件系统，抽象一层Table数据的逻辑目录结构的表示格式；S2、基于IPFS的功能及有向无环图，对Table数据的逻辑目录结构的元信息进行表示，并得到Table数据的有向无环图元信息；S3、获取Table数据的有向无环图元信息之后，每个节点保留Table数据的逻辑目录结构的有向无环图元信息；S4、若一个节点的数据更新，则该节点的有向无环图的变更同步到其他节点。2.根据权利要求1所述的基于IPFS的去中心化数据库解决方法，其特征在于，所述Table数据的逻辑目录结构中的逻辑文件对象被拆分为若干Block并存储在IPFS去中心化文件系统上。3.根据权利要求2所述的基于IPFS的去中心化数据库解决方法，其特征在于，所述IPFS以key
‑
value的形式存储数据，其中key与内容相关联，且若key相同，则data内容相同，同时在data内容保存其他key值，并形成一个链或者一个有向无环图。4.根据权利要求3所述的基于IPFS的去中心化数据库解决方法，其特征在于，所述获取Table数据的有向无环图元信息之后，每个节点保留Table数据的逻辑目录结构的有向无环图元信息包括以下步骤：处理数据时，对数据目录的有向无环图元信息进行管理，且使有向无环图的树最底下的节点指向一个文件节点；将文件切分为若干block分散存储在基于IPFS去中心化文件系统上；使P2P的每个节点保存部分的Table数据的逻辑目录有向无环图元信息。5.根据权利要求4所述的基于IPFS的去中心化数据库解决方法，其特征在于，所述有向无环图获取后，且一张表插入数据之前，每个节点均有一张表的当前状态下的数据目录有向无环图1信息，且获取有向无环图1的tableDirCid，并得到所有的子目录节点地址，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦振源，王刚，
申请(专利权)人：上海恩毕可施科技有限公司，
类型：发明
国别省市：