数据结构概览

众所周知，以太坊里面有4棵树，分别是：

• 世界状态树（World State Trie）

• 交易树 （Transactions Trie）

• 收据树（Receipts Trie）

• 账户存储树（Account Storage Trie）

当我们启动geth，到底同步了哪些东西？

geth在默认提供的是fast同步模式，我们在完成同步之后……

可以看到：

• 看到每个区块的信息

• 看到每笔交易的数据 （在开启了--txlookuplimit=0参数之后）

看不到：

• 外部、合约账户的状态信息，包括了：余额、账户noce、合约存储区，合约代码Hash

• 合约账户的代码

  

以上看不到的东西，来自于World State Trie始终无法完成构建。

足以可见，以太坊的运行性能严重受到LVDB、磁盘、存储的制约！

原因：

完全同步（Full Mode）：

快速同步（Fast Mode）

不会重放所有交易，如果不使用SSD，我们能获得到的仍然只有红框的内容

而世界状态的trie树，是从全网节点上下载的，不是从0号区块一点点算出来的。

而即便如此，IO速度仍然是远远追不上 下载、出块的速度。

而世界状态树是所有树里面最庞大的树：

许多人错误地认为，因为它们有块，所以它们是同步的。 不幸的是，事实并非如此，因为没有执行任何交易，所以我们没有任何可用的账户状态（余额，随机数，智能合约代码和数据）。这些需要单独下载并与最新的块进行交叉检查。此阶段称为状态 trie 下载，它实际上与块下载同时运行;唉，现在比下载块需要更长的时间。

Trie是什么？在以太坊主网中，已经有大量帐户跟踪每个用户/合同的余额，nonce等。但是，帐户本身不足以运行节点，需要将它们链接到每个块上，以便节点实际上可以验证该帐户未篡改。该加密链接是通过在帐户上方创建树数据结构来完成的，每个级别将其下方的图层汇总到越来越小的层，直到到达单个根。这种包含所有帐户和中间密码证明的巨型数据结构称为状态Trie。

好的，为什么这会带来问题呢？这种TRIE数据结构是数亿个微型加密证明（Trie节点）的复杂链接。要真正拥有一个同步节点，您需要下载所有帐户数据，以及所有微小的加密证明，以验证网络中没有人试图欺骗您。这本身已经是疯狂的数据项。它变得更加混乱的部分是，此数据在不断变形：在每个块（15s）中，从此TRIE中删除了约1000个节点，并添加了约2000个新节点。这意味着您的节点需要同步每秒200次的数据集。最糟糕的是，当您同步时，网络正在向前发展，并声明您在下载时开始下载可能会消失，因此您的节点需要在尝试收集所有最新数据的同时不断关注网络。但是，除非您实际收集所有数据，否则您的本地节点无法使用，因为它无法在任何帐户上证明任何内容

总结：

• 世界状态树是不断地以极高速度在改变的，（每个块约会对树进行3000次操作）

• 状态同步主要受磁盘IO限制，而不是带宽限制。

• 以太坊中的状态trie包含数亿个节点，其中大多数节点采用单个散列的形式，最多引用16个其他散列。这是一种在磁盘上存储数据的可怕方式，因为磁盘中几乎没有结构，只有引用更多随机数的随机数。

• 不仅存储数据非常不理想，而且由于每秒200次的修改和对过去数据的修剪，我们甚至无法下载它。这是一种经过适当预处理的方法，可以使其导入速度更快，而不需要底层数据库对其进行过多的调整。最终的结果是，即使是现在的快速同步也会带来巨大的磁盘IO成本，这对于机械硬盘来说是太高了。

• 我们在下载世界状态Trie的同时，世界状态树正在以“超过”我们写入的速度发展。

• 由于使用的是HDD同步数据，直接导致我们永远不能完成世界状态树（World State Trie）的同步工作！