每次跟别人讲，我们正在做一个去中心化的链上数据库，就会被质疑：区块链的数据库，岂不是性能很差？数据库要的是高性能的增删改查，最好能在几十毫秒内得到相应才好。

难道去中心化数据库就做不到吗？

我们一步一步拆解去中心化数据库 Db3Network 具体是如何做到高性能查询，还不降低去中心化程度的。为了达到这个目的，我们提出了一个概念：QuerySession 。

在此之前，我想讲讲数据的可信问题。当我们用中心化的数据库的时候，为什么性能很高，有多方面原因，比如数据库索引性能好，本地机房离得近，分库分表做的好等等，其实还有一个关键的点，就是我们信任自己的机房。前面几点很好理解，可为什么信任会很重要？因为你相信自己的机房会正确执行你传入进去的 SQL 语句，并返回预期的实际结果，甚至数据库实现的代码都是你自己写的，所以你从来不需要去验证结果，更不会需要数据库给你提供什么证据来证明它正确执行了你的 SQL。一切都是因为信任。

可以是在一个开放式的非信任的网络环境下，你并不知道执行你的 SQL 的机房是哪个，背后管理员又有什么动机，没人保证你的 SQL 会被正确执行。比如数据库运行者会因为自己运行 sql 的多少得到付费，那它就有很大的动力尽快尽可能多的执行 sql，无论你输入什么 sql，数据库执行者都给你返回一个随机数，看起来你的很快的得到响应，但结果却是错误的。所以在去中心化网络环境中，我们需要对执行结果进行验证，或执行方需要提供证据证明他正确执行了 SQL 语句，这也就是非信任的成本，而中心化数据库是没有这个问题的，这也是影响数据库性能的关键。

结果可信

如何做到结果可信问题？

方案很简单：共识。我们的做法跟传统区块链如 BTC，ETH 没有什么区别，就是一笔交易让网络中所有节点执行一遍，得到同样的结果，达成共识，以此来保证数据库查询的结果是正确的，只有执行了正确的逻辑，矿工才能获得区块链奖励，否则就会受到惩罚。
这里有几个设定：

1、开放的去中心化网络，任何人都可以运行节点去执行交易，即数据的增删改查

2、作为节点，需要质押一定量的 token

3、作为激励，矿工节点每正确执行一次 SQL，都会获得用户支付的查询费用

4、错误的执行会受到网络的惩罚

5、用户需要为自己的调用支付费用

等一下，为了到达以上几点，不就会导致查询性能很差吗？

激励 + 惩罚

矿工之所以愿意加入到 Db3network 的网络，就是因为有激励，可以获得收益。收益可以分为两部分：1、网络增发，2、节点数据服务 gas。

网络增发这里先不说，重点讲 gas 收益。用户每次查询数据，都需要为自己的查询语句带上签名，并支付 gas 费用。但是 gas 费并不会立即给到执行查询的矿工手中，而是需要经过一轮结果验证，最终验证通过后才会收到费用。

如下图所示，执行 sql 的 Miner 节点，会将自己执行的事件广播到网络中，让网络其他节点验证，只有验证通过后才能获得收益，如果事件不被广播或者验证不通过，则执行节点将不能获得收益，甚至会受到惩罚。所以矿工是有充分的动力提供数据查询服务，并积极提供数据服务证明。

上图可以看出，网络的共识过程其实对用户（client）的查询影响是非常有限的，查询结果可以立即返回而不用等待区块的产生。

但是如果每单次查询都要走这个过程，那网络的带宽消耗非常高，而且很容易出现区块 size 太大，逐渐导致查询结算延迟，甚至出现区块分叉问题，所以我们的解决方案是整体打包，提出 querySession 的概念。

QuerySession

这里，我们介绍一个新的概念：QuerySession。当 client 连接到一个最近的矿工节点后，会开启一个 Session，建立 client 和 Miner 之间的链接，这个 Session 会持续一分钟左右时间，在这个时间内，client 可以跟 Miner 之间进行多次的数据交互，交互的过程并不会立即上链，而是等 Session close 的时候，将整个 Session 信息整体打包上链，这个过程能在不损伤共识的前提下，大幅降低链上数据共识压力。

Query Session 的结构
这里简单展示一个 Query Session 是大体构成，包含了 Session 的 start_time 和 status，另外就是 client 是 server 双方的签名信息，网络会验证这个这个签名信息，并整理出账单等信息。还有个模块就是 sample，client 端会抽样出在这个 Session 中的一些 queries 和 respone，打包后，上传到网络进行异步的验证。下面这段代码只是样例，真实的 Session 数据结构要比这个复杂很多

Query Session 的校验

区块校验的过程大概如下：

1、跟 client 交互的 server 会将 Session 信息提交到 Mempool 中，作为一笔交易 TX，

2、网络中随机节点从 Mempool 中选择 TXs ，置信交易并校验通过，提交一个 propose 作为区块，

3、网络中其它节点收到 propose 并同样执行这些 Mempool 中的交易，并确认交易，

4、区块产生，提供 server 的矿工节点得到待结算的账单

具体 session 上链过程如下图所示：

结论

关于 Db3Network 的性能问题，我们要解决的问题远不止信任问题，除此之外还有

1. 数据库索引性能问题

2. 数据证明问题

3. 提供服务的机房地理位置问题

4. 分库分表问题

限于文章篇幅，本篇只介绍  结果可信问题。

关于 DB3Network

Github：
https://github.com/dbpunk-labs/db3
欢迎任何感兴趣的朋友来我们 github 上提 issue

Twitter:
https://twitter.com/Db3Network

Discord:
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文章作者

Twitter： @muran_eth

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