区块链底层平台FISCOBCOS的网络压缩功能是怎样的
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FISCO BCOS是完全开源的联盟区块链底层技术平台，由金融区块链合作联盟(深圳)(简称金链盟)成立开源工作组通力打造。开源工作组成员包括博彦科技、华为、深证通、神州数码、四方精创、腾讯、微众银行、亦笔科技和越秀金科等金链盟成员机构。
外网环境下，区块链系统性能受限于网络带宽，为了尽量减少网络带宽对系统性能的影响，FISCO BCOS从relase-2.0.0-rc2开始支持网络压缩功能，该功能主要在发送端进行网络数据包压缩，在接收端将解包数据，并将解包后的数据传递给上层模块。
下面讲的就是FISCO BCOS的网络压缩功能，从FISCO BCOS的系统框架、核心实现、处理流程、测试结果等角度进行了解析。
Part 1、系统框架
网络压缩主要在P2P网络层实现，系统框架如下：
网络压缩主要包括两个过程：
发送端压缩数据包：群组层通过P2P层发送数据时，若数据包大小超过1KB，则压缩数据包后，将其发送到目标节点；
接收端解压数据包：节点收到数据包后，首先判断收到的数据包是否被压缩，若数据包是压缩后的数据包，则将其解压后传递给指定群组，否则直接将数据传递给对应群组。
Part 2、核心实现
综合考虑性能、压缩效率等，我们选取了Snappy来实现数据包压缩和解压功能。
数据压缩标记位
FISCO BCOS的网络数据包结构如下图：
网络数据包主要包括包头和数据两部分，包头占了16个字节，各个字段含义如下：
Length: 数据包长度
Version: 扩展位，用于扩展网络模块功能
ProtocolID: 存储了数据包目的群组ID和模块ID，用于多群组数据包路由，目前最多支持32767个群组
PaketType: 标记了数据包类型
Seq: 数据包序列号
网络压缩模块仅压缩网络数据，不压缩数据包头。
考虑到压缩、解压小数据包无法节省数据空间，而且浪费性能，在数据压缩过程中，不压缩过小的数据包，仅压缩数据包大于c_compressThreshold的数据包.c_compressThreshold默认是1024(1KB)。我们扩展了Version的最高位，作为数据包压缩标志：
Version最高位为0，表明数据包对应的数据Data是未压缩的数据；
Version最高位为1，表明数据包对应的数据Data是压缩后的数据。
Part 3、处理流程
下面以群组1的一个节点向群组内其他节点发送网络消息包packetA为例（比如发送交易、区块、共识消息包等），详细说明网络压缩模块的关键处理流程。
发送端处理流程：
群组1的群组模块将packetA传入到P2P层;
P2P判断packetA的数据包大于c_compressThreshold，则调用压缩接口，对packetA进行压缩，否则直接将packetA传递给编码模块；
编码模块给packetA加上包头，附带上数据压缩信息，即：若packetA是压缩后的数据包，将包头Version的最高位置为1，否则置为0；
P2P将编码后的数据包传送到目的节点。
接收端处理流程：
目标机器收到数据包后，解码模块分离出包头，通过包头Version字段的最高位是否为1，判断网络数据是否被压缩；
若网络数据包被压缩过，则调用解压接口，对Data部分数据进行解压，并根据数据包头附带的GID和PID，将解压后的数据传递给指定群组的指定模块；否则直接将数据包传递给上层模块。
Part 4、配置与兼容
配置说明
开启压缩：2.0.0-rc2及其以上版本 支持网络压缩功能，配置 config.ini的[p2p].enable_compresss=true
关闭压缩：config.ini的[p2p].enable_compresss=false
兼容性说明
数据兼容：不涉及存储数据的变更；
网络兼容rc1：向前兼容，目前仅release-2.0.0-rc2及其以上版本有网络压缩功能。
Part 5、测试结果
为测试网络压缩效果，分别在内网和外网环境下，以同样的压测程序和QPS压测开启网络压缩和没开启网络压缩的四节点区块链，测试结果如下。
通过测试结果可看出：
内网环境下：开启压缩对区块链系统性能影响不大，运行串行solidity压测合约时，网络带宽消耗降低为未开压缩时的三分之二；运行并行precompile压测合约，网络带宽消耗降低到未开压缩时的三分之一；
外网环境下：开启压缩可提升区块链系统性能
图一：带宽对比（关闭压缩和开启压缩情况下，压测并行solidity合约和串行Precompile合约）
通过图一可看出，执行串行solidity合约，开启压缩可节省三分之一带宽；执行并行Precompile合约可节省三分 之二带宽。
图二：TPS对比(内网和外网环境下，关闭压缩和开启压缩情况下TPS)
通过图二可看出，内网环境下，开启压缩对区块链系统性能影响不大；外网环境下，因为在有限带宽限制下，开启 压缩可处理更多交易，区块链性能提升了约三分之一。
内网环境测试结果
| 串行solidity合约(PerformanceOk) | 压缩前 | Snappy压缩后 |
|---|---|---|
| TPS | 1961.5 | 1939.4 |
| 入带宽 | 10.88MBit/s | 6.93MBit/s |
| 出带宽 | 9.08MBit/s | 5.70MBit/s |
| 并行Precompile合约(PerformanceDT) | 压缩前 | Snappy压缩后 |
|---|---|---|
| TPS | 9725 | 9741 |
| 入带宽 | 76.06MBit/s | 22.72MBit/s |
| 出带宽 | 80.48MBit/s | 24.17MBit/s |
外网环境测试结果
| 压测场景 | 压缩前 | Snappy压缩后 |
|---|---|---|
| 四节点，串行solidity合约(PerformanceOk) | 1125.8 | 1740 |
| 四节点, 串行solidity合约(PerformanceOkD) | 低于1000 | 1407 |
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