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English Overview

CovenantSQL(CQL) 是一个运行在公网上的 SQL 数据库，并具有 GDPR 合规与去中心化等特点。

  • ServerLess 支持: 为小程序、浏览器插件提供免部署维护、自动同步、高可用的数据库服务
  • SQL 接口: 支持 SQL-92 标准
  • 去中心化: 不依赖中心节点协调的高可用架构
  • 不可篡改: CQL 中的 Query 历史是不可篡改且可追溯的
  • 隐私&权限: 列级别的权限限制，可以设定 SQL 白名单

CQL 是什么?

  • 对标 Amazon QLDB 的开源版
  • 免搭建、免维护、低成本的数据库服务（DBaaS）
  • 就像 filecoin + IPFS 是去中心化的文件系统, CQL 是去中心化的数据库

快速开始

MacOS 平台

  • 🍺 Homebrew 用户可以直接在命令行：

    brew install cql

  • 非 Homebrew，可以执行：

    sudo bash -c 'curl -L "https://mac.gridb.io/cql" | tar xzv -C /usr/local/bin/ --strip-components=1'

Linux 平台

  • 在命令行中执行：

    sudo bash -c 'curl -L "https://linux.gridb.io/cql" | tar xzv -C /usr/local/bin/ --strip-components=1'

继续请参见：测试网快速开始

CQL 如何工作

3 层架构

CovenantSQL 3 Layer design

  • 第一层: 全局共识层(主链，架构图中的中间环):
    • 整个网络中只有一个主链。
    • 主要负责数据库矿工与用户的合同匹配，交易结算，反作弊，子链哈希锁定等全局共识事宜。
  • 第二层: SQL 共识层(子链，架构图中的两边环):
    • 每个数据库都有自己独立的子链。
    • 主要负责数据库各种事务的签名，交付和一致性。这里主要实现永久可追溯性的数据历史，并且在主链中执行哈希锁定。
  • 第三层: 数据储存层(支持 SQL-92 的数据库引擎):
    • 每个数据库都有自己独立的分布式引擎。
    • 主要负责：数据库存储和加密；查询处理和签名；高效索引。

共识算法

CQL 支持两种共识算法：

  1. DPoS (委任权益证明) 应用在数据库的 最终一致性 和 Block Producer 所在的 第一层 (全局共识层) ，CQL 的矿工在客户端将所有SQL查询及其签名打包成块，从而形成整个区块链，我们把这个算法命名为 Xenomint
  2. BFT-Raft (拜占庭容错算法)bft-raft 应用于数据库的 强一致性。我们把这个实现命名为 Kayak. 矿工 leader 会基于 Kayak 做 两阶段提交 来支持 Transaction.transaction

可以用命令行 cql create '{"UseEventualConsistency": true, "Node": 3}' 来创建 最终一致性 CQL 数据库

项目对比

以太坊 Hyperledger Fabric AWS QLDB CovenantSQL
开发语言 Solidity, ewasm Chaincode (Go, NodeJS) ? Python, Golang, Java, PHP, NodeJS, MatLab
开发模式 Smart Contract Chaincode SQL SQL
是否开源 Y Y N Y
高可用节点 3 15 ? 3
列级别 ACL N Y ? Y
数据格式 File Key-value Document Filefuse, Key-value, Structured
存储加密 N API Y Y
数据脱敏 N N N Y
多租户 DIY DIY N Y
吞吐量（1秒延迟） 15~10 tx/s 3500 tx/s ? 11065 tx/s (Eventually Consistency)
1866 tx/s (Strong Consistency)
一致性延迟 2~6 min < 1 s ? < 10 ms
开放网络上的安全性 Y N Only in AWS Y
共识机制 PoW + PoS(Casper) CFT ? DPoS (Eventually Consistency)
BFT-Raft (Strong Consistency)

强一致性，2个miner，aws c5.2xlarge 8核心cpu下的性能测试图： CovenantSQL bench

如图所见，前5个小时对数据库的并发压力逐渐增大，写入 TPS 也随之提升，当 TPS 不再增长时，维持并发压力持续测试100小时。

注释：

  • BFT-Raft: 在一个 CQL leader 离线的情况下，有两种可能的选择：等待 leader 上线，以保证数据的完整性，或者提拔 follwers 以保证服务可用性；目前是需要一定的人工介入来进行策略选择，这部分仍在迭代中，欢迎任何建议。

  • 事务 (Transaction): 说到 ACID，CQL 具有完整的 "一致性，隔离性，持久化" 和特定的 Atomicity 支持。即使在强一致性的模式下，CQL 事务只支持在 leader 节点上执行。如果你想要并发执行事务："读取 v, v++, 写回 v ", 仅有的办法是："从 leader 读取 v , v++, 从 leader 写回 v"

  • FUSE: CQL 有一个从 CockroachDB 移植过来的 FUSE 客户端，目前性能不是很理想，仍然存在一些小问题。但它可以通过如下的 fio 测试：

    fio --debug=io --loops=1 --size=8m --filename=../mnt/fiotest.tmp --stonewall --direct=1 --name=Seqread --bs=128k --rw=read --name=Seqwrite --bs=128k --rw=write --name=4krandread --bs=4k --rw=randread --name=4krandwrite --bs=4k --rw=randwrite

Demos

使用案例

传统 App

数据隐私

如果你是一个使用密码管理工具的开发者，比如 1Password or LastPass. 你可以使用 CQL 作为数据库并有以下优点：

  1. 无服务器: 不需要部署服务器来存储用户密码，以进行同步，这是一个烫手山芋。
  2. 安全: CQL 可以保证所有的加密工作，去中心化的数据存储给予用户更多信心。
  3. 合规: CQL 天然符合 GDPR 标准。

物联网存储

CQL 矿工全球化部署，IoT 节点可以写入最近的矿工。

  1. 实惠: 不需要通过网关传输流量，你可以节省大量的带宽费用。同时，SQL 具有共享经济的特性，以此让存储更实惠。
  2. 更快: CQL 共识协议是基于互联网而设计，网络延迟不可避免。

开放数据服务

例如，你是一个非常在意细节的比特币 OHLC 数据维护者，你可以直接放一个 SQL 接口给你的用户以满足各种查询需求。

  1. CQL 在平衡数据安全性的同时，可以限制特定的 SQL 查询语句以满足需求。
  2. CQL 将 SQL 操作，增删查改等记录在区块链上，方便用户检查账单比如 这个
  3. 对于那些对高性能有要求的客户，可以在用户那里部署 Slave 节点，以满足低延迟查询的需求，同时实现几乎实时的数据更新。

安全存储

由于 CQL 数据历史是不可篡改的，CQL 可以用来存储敏感的操作日志，以防止黑客攻击和删除访问日志。

去中心化应用（ĐApp）

在比特币或以太坊这种传统公链上存储数据非常昂贵（2018-05-15 以太坊上为 $4305 / MB），而且由于缺乏结构化数据的支持，代码实现非常复杂。但 CQL 可以给你一个结构化且低成本的 SQL 数据库，并为 ĐApp 提供了与真实世界交换数据的空间。

相关论文

团队成员发表过的论文

这些启发了我们：

相关库

网络栈

DH-RPC := TLS - Cert + DHT

层 应用
远程调用协议 net/rpc
寻址 Consistent Secure DHT
会话池 Session Pool
多路复用 smux
传输安全 Enhanced TLS
网络 TCP or KCP for optional later

测试工具

接口

CovenantSQL仍在建设中，测试网已经发布，尝试一下.

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