優化區塊鏈儲存：Smart Chain 路徑式儲存系統

引言

運營全節點是一項需持續投入專業技術與注意力的重大責任。傳統節點管理長期面臨多重挑戰，特別是離線修剪問題，持續困擾各類區塊鏈網路的節點經營者。

Geth V1.13.0 引入的路徑式儲存方案（Path-Based Storage Scheme, PBSS）帶來了革命性改變。這一創新徹底革新區塊鏈狀態資料的儲存與管理方式，大幅提升系統效能與用戶體驗。

本文將深入解析三大核心議題：主流智能鏈導入 PBSS 的策略考量、PBSS 相較傳統雜湊式狀態儲存的關鍵效能突破，以及 PBSS 方案的專屬優化實踐與真實測試數據。

Smart Chain 為何導入 PBSS？

在 PBSS 推出前，主流 EVM 相容網路採用雜湊式儲存方案時效率極為低落，原因在於其獨有機制——3 秒超快出塊與 1.4 億的極高 Gas 上限。

這些機制雖帶來卓越的交易吞吐量，卻使儲存壓力不斷增加。狀態資料快速累積，營運者必須定期中斷節點進行耗時的離線修剪——這是 Geth 1.10 版雜湊式狀態方案的核心痛點。

PBSS 精準鎖定上述問題，推出線上狀態修剪功能，無需離線即可高效處理狀態膨脹。PBSS 透過後台持續動態管理儲存規模，讓節點運作無須中斷，極大優化用戶體驗。效能提升明顯：區塊匯入平均時間由 698 毫秒降至 531 毫秒，處理效率提升 24%。

路徑式 VS 雜湊式

PBSS 與傳統雜湊式模型在儲存設計上存在根本差異。PBSS 採用路徑式模型，以編碼路徑作為 Trie 節點鍵值；雜湊式則依賴 Trie 節點內容的雜湊值，兩者對系統效能影響深遠。

路徑式模型支援即時狀態資料修剪，提升 Trie 節點儲存效率，這些優化直接推動整體效能並降低資源消耗。

兩者的儲存成長曲線差異極為明顯。雜湊模式下，狀態資料庫每週約增長 50GB，累積大量歷史狀態條目；路徑模式下每週僅增長不到 5GB，儲存擴張速度降低十倍，顯著提高長期節點運維的可持續性。

Smart Chain PBSS 的創新實踐

PBSS 為系統構建堅實基礎，但高效能智能鏈於 EVM 架構下仍需應對超高交易量帶來的特殊挑戰。為此，研發團隊針對實際運行差異，推出專屬優化，針對兩大問題：驗證者 TPS 超過 1000 時產生空區塊，以及大批量交易下的效能波動。

非同步節點緩衝區

創新：高效能鏈採用非同步節點緩衝策略，徹底革新傳統同步架構。傳統網路因出塊間隔寬裕，可同步緩衝節點並在必要時暫停主流程進行磁碟寫入及快取同步。

3 秒極速出塊網路無法容忍磁碟同步延遲。為確保高效連續出塊，工程團隊於磁碟層設計非同步緩衝區，後台並行處理寫入流程，確保區塊生成不中斷。

非同步節點緩衝區運作機制：

• 最舊差分層會同步寫入磁碟層。即使緩衝區超過門檻，系統也不會等待全部寫入完成。
• 磁碟層節點緩衝區於後台持續資料庫寫入，主流程無須等待。後台作業採嚴格安全控管，保障交易與狀態資料一致性。
• 系統持續維護對應歷史區塊高度的完整狀態快照，確保資料一致與驗證可用。

Trie 節點快取優化

創新：高效能鏈策略性調整 Trie 節點快取參數，有效提升系統穩定度並消弭突發效能波動，正面回應非同步緩衝帶來的新型資源調度挑戰。

磁碟層寫入頻率提升，意外增加資料庫壓縮（Compaction）事件發生率。資料庫壓縮作為高負載整合重寫流程，可能明顯拉慢系統吞吐並提升延遲。

對策為加倍磁碟層緩衝區容量，顯著降低壓縮發生頻率。更大的緩衝空間可於寫入前容納更多資料，減少寫入週期與重寫次數，遏止壓縮事件。

同時，記憶體管理採雙倍大小的清潔快取於節點緩衝區快取之上。這種大容量配置，於節點緩衝與清潔快取同步時，大幅降低資料重寫風險。節點緩衝透過清潔快取提交磁碟，擴充記憶體保證關鍵資料即時可用，滿足高吞吐與低延遲需求。

磁碟頻寬最佳化

創新：高效能鏈導入優化版 PebbleDB（開源資料庫引擎），智能調節寫入與壓縮，有效防止延遲飆升導致效能下滑，顯著強化系統彈性。

現代 PBSS 採用優化 Pebble DB 引擎取代傳統資料庫。傳統架構無寫入、壓縮限速，易於過載運作，讀寫操作極易出現延遲，特別在高交易量場景下，影響用戶體驗。

PebbleDB 為寫入與壓縮分別設有獨立限速器，可動態調整操作速率依據實際需求，防止磁碟頻寬過載，於高負載下維持效能穩定。

PebbleDB 在 EVM 網路應用持續擴大，研發團隊依據不同流量特性量身配置，確保多元場景下表現最優。

測試基準

測試過程中，多個驗證節點統一二進位版本與硬體規格。一台節點以雜湊模式配傳統資料庫運行，另一台以路徑模式配 PebbleDB，其餘配置完全相同。

驗證節點硬體規格：

• AWS im4gn.4xlarge EC2 實例
• 16 核心 CPU，64GB 記憶體
• 7TB Nitro SSD 儲存

2024 年至 2025 年測試數據顯示，關鍵效能指標全面提升：

實測結果顯示，路徑式儲存方案於核心流程持續帶來顯著效能提升。雖然最佳化策略提升磁碟頻寬利用，PebbleDB 的限速機制則有效抑制延遲峰值對系統效能的衝擊。

結論

路徑式儲存方案的應用代表區塊鏈基礎建設優化的重要里程碑。藉由線上狀態管理取代離線修剪，並結合非同步節點緩衝、快取策略優化、以及磁碟頻寬智能調控，高效能智能鏈在儲存效率與系統效能上皆取得顯著突破。

區塊匯入時間縮短 24%，儲存成長率由每週 50GB 降至不足 5GB，PBSS 為高效能區塊鏈網路奠定可擴展的堅實基礎。非同步節點緩衝與 PebbleDB 優化方案，精準解決高吞吐 EVM 相容鏈的系統挑戰，也為其他區塊鏈網路提供成熟可行的解決模式。

隨著區塊鏈網路面臨狀態膨脹與效能壓力，PBSS 及相關專業優化技術為建構高效且可持續的區塊鏈基礎設施提供明確方向。這些技術進展使現代智能鏈於 EVM 最佳化領域持續領先，亦為其他EVM 相容網路拓展規模、確保穩定與效能樹立標竿。

常見問題

BSC Storage 是什麼？核心功能與用途有哪些？

BSC Storage 是部署於 Binance Smart Chain 的去中心化儲存解決方案，專為智能合約提供高效數據儲存與管理能力。其主要功能包含：安全且可擴展的儲存服務、降低鏈上成本、加速區塊鏈應用交易確認速度。

如何於 BSC Storage 儲存與管理數據？

下載 BSC Storage SDK 用戶端，建立儲存桶並透過 SDK 上傳檔案，隨後可依指定 URL 格式存取。建議採用有序資料夾結構與統一命名規範，以提升數據管理效率。

使用 BSC Storage 儲存數據是否安全？有何風險需注意？

BSC Storage 透過加密與存取權限控制以確保數據安全。主要風險為未授權存取和資料外洩。建議啟用強加密及嚴格權限設置，保障數據安全無虞。

BSC Storage 相較於傳統雲端儲存的優勢與劣勢為何？

優勢：去中心化安全、低成本、用戶數據自主、抗審查。劣勢：可存取性有限、生態規模尚小、需具備技術背景、作為新興技術穩定性尚待提升。

BSC Storage 如何計費？實際費用為何？

BSC Storage 永久免費，無使用費用。僅建立評分卡、輸入資料或管理帳戶權限者需按月付費。唯讀存取則始終免費且無限制。

BSC Storage 支援哪些檔案類型與數據儲存？

BSC Storage 支援圖片、影片、文件、備份等多種檔案類型，能高效處理大規模資料集與物件儲存，滿足多元化儲存需求。