分析 | 衡量區塊鏈網絡性能的3大關鍵指標_TPS

原文作者：MixBytes

編譯:頭等倉(First.VIP)

衡量區塊鏈性能的關鍵指標包括：

1、區塊鏈節點指標

2、P2P子系統指標

3、系統節點指標

當一切都正常時，你通常不用擔心區塊鏈測試。我們將解釋為什么最好不要擱置性能評估，使用什么指標并充分利用它。讓我們來一探究竟吧。

TPS

在分布式系統的上下文中，TPS是一個非常模糊和反復無常的指標。

TPS指標來自分布式數據庫。它們通常使用標準化的交易類型或交易集合，并針對特定的集群或單獨的機器進行配置。這樣的“綜合”指標無法反應所討論的數據庫或區塊鏈的真實性能，因為在這樣的系統中，交易處理時間可能會有所不同。

面向一致性的數據庫只有在其他節點接收到足夠數量的確認后才會提交交易，這樣非常慢。

注：面向可用性的數據庫認為，如果交易被簡單的寫入磁盤，那么它就是成功的。他們立即提供了更新的數據，并且速度非常快。

如果交易僅更新一個數據單元，則TPS將更高。如果交易更新許多數據單元，它們將彼此阻塞。我們在Oracle，MSSQL，PostgreSQL和MongoDB，Redis，Tarantool之間看不到任何“TPS競爭”，是因為它們的內部機制和任務相差很大。

金色財經合約行情分析 | BTC突破近一年高點，市場或出現結構性變化:據火幣BTC永續合約行情顯示，截至今日18:00（GMT+8），BTC價格暫報10786美元（+5.08%），20:00（GMT+8）結算資金費率為0.111543%。

BTC昨晚在9點后再次上攻突破10300美元，量價齊升，未遇到明顯阻力，最高到11460美元。根據火幣交割合約數據，BTC當季合約成交額較昨日大幅增漲，持倉量繼續上升，精英多頭占比降低，當季合約溢價增長3.4%。BTC突破近一年的最高點，市場可能將發生結構性變化。由于短期獲利籌碼較多，目前市場有所回調。

USDT于火幣全球站OTC的報價為6.95元，溢價率為-0.73%。[2020/7/28]

從我們的角度來看，“測量區塊鏈TPS”意味著進行全方位的性能測量：

1）在可重復條件下

2）接近真實的區塊驗證節點數量

3）使用各種類型的交易：-??????研究的區塊鏈典型）-??????加載存儲子系統-??????加載網絡帶寬-??????CPU加載

要談論我們所珍視的“TPS”，需要描述所有的網絡條件、參數和基準測試邏輯。在區塊鏈中，將交易應用到某個內部數據庫，并不意味著共識會接受它。

注：在PoW共識中，交易永遠不會最終確定。如果一個交易包含在一臺機器上的一個區塊中，并不意味著它被整個網絡接受。

分析 | 跑贏比特幣的XRP 能否保持強勢？:火幣全球站數據顯示，XRP現報0.289美元，日內漲幅為0.10%。

針對當前走勢，分析師K神表示，前面9月24日強勢下殺探底后，至目前依舊維持在一個上漲通道內，上午觸及通道上沿阻力后，開始逐步向下沿支撐處回落，日線上也能看出，持續的拉升價格已偏離5日均線較遠，短線有回踩蓄勢需求，不過中長期均線進入順向多頭排列，意味著從前期6月底的調整逐步接近尾聲，后面大方向依舊看好，支撐0.28美元，近期壓力位0.31美元。[2019/10/15]

如果區塊鏈具有確保最終性的其他算法，那么處理時間可以視為節點“看到”交易和下一個最終確定的完成區塊的時間。這種“TPS”非常有用，但因為它們會低于預期，所以很少見。

“TPS”涉及很多事情。請保持懷疑的態度，并詢問一切細節。

一、區塊鏈特有的指標

本地TPS

處理交易的數量和

最大/平均/最小處理時間是非常方便測量的，因為執行這些操作的函數通常用代碼表示。交易處理時間等于更新狀態數據庫所需時間。例如，在“樂觀”的區塊鏈中，已處理的交易可能已經通過驗證，但還未被共識接受。在這種情況下，節點將更新后的數據發送到客戶端。

分析 | XRP 5年來長期上漲通道并未破位 后續有望繼續上攻:分析師K神表示，下面為XRP 2014至2019年周線長期走勢，整體走勢結構處于一個大的上升通道內運行，這周周線在向下觸及下邊趨勢線支撐后，配合其余主流幣迎來了階段反彈，價格也從0.25美元強勢拉升至目前0.3美元上方，價格已接近前期長期橫盤震蕩籌碼密集成交區0.3至0.33美元之間，該區域的套牢籌碼將成為XRP進一步上行的阻力，而且這兩天的持續拉升，指標也處于嚴重超買，所以近期可能將在這一區域有一定的反復過程，消磨上方壓力后，在量能配合下才會進一步上攻，一旦強勢站穩0.33美元上方，中期可看漲至0.4美元。[2019/9/18]

這個指標不是很可靠：如果選擇另一個分叉鏈被選為主鏈，那么交易數據將會回滾，而測量的統計數據也必須回滾。在測試中，這一點常常被忽略。

“昨天我們的區塊鏈達到了8000tps”。這樣的數字經常可以在簡短的項目報告中看到，因為它們很容易測量。只需要一個運行節點和一個加載腳本就足夠了。在這種情況下，全網達成共識的速度不會因為網絡延遲而降低。

注：該指標反應了狀態數據庫在不受網絡影響的情況下的性能。這個數字沒有反映真實的網絡帶寬，而是顯示了如果共識和網絡足夠快，那么它努力能達到的極限在哪。

任何區塊鏈的交易都是幾次原子存儲寫入。例如，一個比特幣支付交易涉及移除幾個舊的UTXOs和添加新的UTXOs。在以太坊中，一個交易是執行一個小型智能合約代碼并更新幾個鍵值對。

分析 | 今年黃金和比特幣相關性有所增強 山寨幣與比特幣的相關性則越來越弱:據LongHash消息，比特幣因其幣政策和交易的非性特征，通常被稱為“數字黃金”。但是Coin Metrics歷史數據顯示，在過去五年中，這兩種資產之間實際上沒有相關性。黃金和比特幣的價格往往不會同步波動。然而今年的數據卻顯示，黃金和比特幣價格之間的相關性有所增強。與此同時，山寨幣與比特幣的關聯性也越來越弱。 需要指明的是，盡管比特幣與黃金的相關性有所增強，但也只是從“非常弱”的相關性上升到了“弱”相關性；與此同時，盡管比特幣與山寨幣的相關性下降，但比特幣與以太坊、比特幣現金和萊特幣的相關性也只是從“非常強”下降到了“強”。[2019/7/12]

原子儲存寫入是一個非常好的指標，用來查找存儲子系統瓶頸和區分底層邏輯問題和內部邏輯問題。

區塊鏈節點可以用幾種編程語言實現，這樣更加可靠。例如，以太坊節點有Rust和Go實現。在測試網絡性能的時候請記住這一點。

本地區塊產生的數量

這個簡單的指標顯示了

某個特定驗證節點生產的區塊數量。它取決于共識，并且對于評估單個驗證節點網絡的“有用性”至關重要。

由于驗證節點在每個區塊上都能賺錢，所以他們會確保他們的機器穩定和安全地運行。你可以確定哪個驗證節點候選人是最合格、最受保護的，并且準備好在具有真實用戶資產的公共網絡中工作。指標度量可以公開檢查，只需下載區塊鏈并計算區塊數量即可。

分析 | TI指數大漲10％ BTC多空頭占比再降17%:據TokenInsight數據顯示，反映區塊鏈行業整體表現的TI指數北京時間12月21日8時報378.22點，較昨日同期上漲35.87點，漲幅為10.48%。此外，在TokenInsight密切關注的28個細分行業中，24小時內漲幅最高的為跨鏈與側鏈行業，漲幅為18.09%；24小時內跌幅最高的為錨定與儲備行業，跌幅為0.2%。

另據監測顯示，BTC全球交易額較昨日上升14.59%，全網轉賬數較昨日上升4.09%至29.9萬，綜合多空頭占比較昨日下降17%至0.81。BCtrend分析師Jeffrey認為，目前BTC基本面緩慢回暖，但難以支撐快速沖高的價格，短期下行需求加大。[2018/12/21]

最終確定性&最終不可逆轉的區塊

最終確定性確保了所有包含在區塊鏈中的交易都不會回滾，也不會被另一個分叉鏈所替換。這是PoS網絡防范雙花攻擊和為用戶確認加密貨幣交易的一種方式。

當存在一個可以最終確定鏈上包含一個交易的區塊時，而不是當這個交易僅僅被節點接受時，用戶可以認為這個交易是最終確定狀態。要最終確定一個區塊，驗證者必須在P2P網絡中接受該區塊，并互相交換簽名。真實的區塊鏈速度就在這里被檢測，因為交易最終確定的時間點對于用戶來說是最重要的。

最終確定性的算法互相之間也有所區別，相交，并由主要共識而結合。

對于并非每個區塊都已經最終確定的網絡，一個有用的指標是最后最終確定的區塊與當前最新區塊之間的延遲。在他們同意正確的鏈的情況下，這個延遲數字表明驗證節點落后了多少。如果這個差距很大，那么最終確定性算法需要更多的分析和優化。

P2P層

點對點子系統作為區塊鏈網絡的中間層經常被忽略。這要歸咎于區塊交付和驗證節點之間交易的模糊延遲。

當驗證節點的數量很少時，他們是本地化的，用戶列表是硬編碼的，所有的一切都運行正常并且非常快速。但是，驗證節點在地理上是分布的，并且模擬丟包情況，我們正面臨嚴重的“TPS”故障。

例如，當使用附加的最終確定性算法測試EOS共識時，將驗證節點的數量增加80到100臺，分布在四大洲，對最終確定性幾乎沒有什么影響。

同時，增加的丟包驗證嚴重地影響了最終確定性，這證明需要額外地P2P層配置以更大程度地抵抗網絡數據包丟失。不幸的是，存在有許多不同的設置和因素，只有基準測試才能使我們了解所需的驗證節點數量，并獲得相對舒適的區塊鏈速度。

P2P子系統的配置在文檔中很清楚，例如，查看，協議，或者。

重要的P2P指標可以是：

1）入站出站的流量2）鏈接到用戶成功/失敗的數量3）返回了之前緩存的數據塊的次數，以及進一步轉發請求以找到所需塊的次數

例如，訪問數據時未命中數大，意味著只有少數節點擁有請求的數據，而它們沒有時間將這些數據分發給每個節點。接受/發送的P2P流量允許識別處理網絡配置或通道問題的節點。

二、區塊鏈節點的系統指標

區塊鏈節點的標準系統指標在大量的源代碼中都有描述，因此我們將做簡要介紹。它們有助于發現邏輯瓶頸和錯誤。

CPU

CPU顯示處理器執行的計算量。如果CPU負載很高，表示節點正在使用邏輯或FPU積極地進行計算。例如，后一種情況會發生是因為節點正在檢查電子簽名，使用強密碼處理交易或進行復雜的計算。

可以將CPU劃分為更多指標，以指出代碼瓶頸。例如，系統時間——花費在內核代碼上的時間，用戶時間——花費在用戶進程上的時間，io——等待來自慢速外部設備的I/O，等等。

內存

現代區塊鏈使用鍵值數據庫，這些數據庫不斷在其內存中存儲“熱”數據。任何加載的服務都會遭受，由于錯誤或針對節點代碼的攻擊，所導致的內存泄露。如果內存消耗正在增加或急劇增加，則很有可能是由于狀態數據庫密鑰數量大，交易隊列大，或者不同節點子系統之間的消息量增加所造成的。

內存負載不足表明可能會增加區塊數據限制或最大交易復雜性。

響應網絡客戶端的完整節點依賴于文件緩存指標。當客戶端訪問狀態數據庫和交易日志的各個部分時，磁盤中的舊塊可能會出現，并替換新塊。這反過來又降低了客戶端的反應速度。

網絡

主要的網絡指標是

流量的大小、發送和接受網絡數據包的數量、丟包率。這些指標經常被低估，因為區塊鏈還不能以1Gbit/s的速度處理交易。

目前，一些區塊鏈項目允許用戶共享WiFi或提供存儲和發送文件或消息的服務。測試此類網絡時，網絡接口流量的數量和質量變得非常重要，因為一個擁擠的網絡通道會影響機器上的所有其他服務。

存儲

磁盤子系統是所有服務中最慢的組件，常常會導致嚴重的性能問題。過多的日志記錄、意外的備份、不便的讀/寫模式、大量的區塊鏈總量，所有這些都可能導致節點速度顯著下降或者對硬件的過度需求。

使用磁盤的區塊鏈交易日志操作模式類似于使用預寫式日志的不同DBMS。從技術上來講，交易日志可以視為狀態數據庫的WAL。

因此，這些存儲指標非常重要，因為它們可以確定現代鍵值數據庫中的瓶頸。讀/寫IOPS數，最大/最小/平均延遲和許多其他指標可幫助優化磁盤操作。

結論

綜上所述，我們可以把指標分組成：

1）區塊鏈節點指標2）P2P子系統指標3）系統節點指標

每組都很重要，因為可能存在子系統錯誤，限制了其他組件的操作。即使是少量驗證節點的減速也會嚴重影響整個網絡。

在共識算法和最終確定性算法中，最棘手的錯誤只出現在大型的交易流或共識參數更改時。它們的分析需要可重復的測試條件和復雜的負載場景。

原文：TheKeyMetricstoMeasureBlockchainNetworkPerformance，https://hackernoon.com/how-to-measure-blockchain-network-performance-key-metrics-en1234u4

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