[논문 리뷰] XOX Fabric: A hybrid approach to transaction execution.

Christian Gorenflo, Lukasz Golab외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 26.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 하이퍼레지스트리 패브릭에서 핫 키에 대한 경쟁을 줄이고 효율적 처리량을 향상시키기 위해 옵timistic 및 페니식 동시성 제어를 조합한 하이브리드 트랜잭션 실행 방법인 XOX 패브릭을 제안한다. 핫 키에 대한 경쟁을 지능적으로 관리함으로써, 기존 패브릭 대비 최대 3.5배 높은 효과적 처리량을 달성한다.

ABSTRACT

Performance and scalability are a major concern for blockchain systems to become viable for mainstream applications. While many permissionless systems are limited by slow the consensus algorithms, Hyperledger Fabric has unique throughput optimization potential due to its permissioned nature. It has been shown to handle tens of thousands of transactions per second. However, these numbers show only the nominal throughput for uncontested transaction workloads. If incoming transactions compete for a small set of hot keys in the world state, the effective throughput drops drastically. We propose a novel two-pronged transaction execution approach that minimizes invalid transactions in the Fabric blockchain while maximizing concurrent execution.

연구 동기 및 목표

• 하이퍼레지스트리 패브릭에서 트랜잭션이 핫 키를 놓고 경쟁할 경우 발생하는 효과적 처리량의 급격한 감소 문제를 해결하기 위해.
• 고경쟁 워크로드 상황에서 허가 블록체인 내 트랜잭션 실행 효율성을 향상시키기 위해.
• 무효 트랜잭션을 최소화하면서 동시성을 극대화하는 하이브리드 실행 모델을 설계하기 위해.

제안 방법

• 옵티미스틱 및 페니식 동시성 제어를 융합한 이중 단계 트랜잭션 실행 모델을 도입한다.
• 처리량을 극대화하기 위해 저경쟁 트랜잭션에 대해 옵티미스틱 실행을 사용한다.
• 고경쟁 상황에서 충돌을 방지하기 위해 핫 키에 대해 페니식 락킹을 적용한다.
• 트랜잭션을 적절한 실행 경로로 라우팅하기 위해 동적 경쟁 감지 메커니즘을 활용한다.
• 기존의 엔드오르멘트 및 검증 단계와의 호환성을 유지하기 위해 패브릭의 기존 아키텍처에 통합한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 XOX 패브릭는 고경쟁 워크로드 상황에서 기존 패브릭 대비 효과적 처리량을 어떻게 향상시키는가?
• RQ2 허가 블록체인 환경에서 옵티미스틱 및 페니식 실행 전략 간 최적의 트레이드오프는 무엇인가?
• RQ3 동적 경쟁 감지 기법이 트랜잭션 검증 및 시스템 성능에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• XOX 패브릭는 고경쟁 워크로드 상황에서 무효 트랜잭션 수를 최대 85% 감소시킨다.
• 핫 키가 극도로 경쟁될 경우 기존 하이퍼레지스트리 패브릭 대비 효과적 처리량이 최대 3.5배 향상된다.
• 극한의 경쟁 상황에서도 높은 처리량을 유지하며, 베이스라인 기반 기법들에 비해 뚜렷한 성능 우위를 확보한다.
• 동적 경쟁 감지 기법은 최소한의 런타임 오버헤드로 트랜잭션을 최적의 실행 모드로 정확히 라우팅할 수 있도록 한다.