存储系统

核心概念

数据库类型：针对不同类型数据（链上、链下等）的不同数据库
列：数据被组织成类型化列（类似于表）
事务性存储：更改被累积并原子地提交
历史状态访问：能够查询任何先前区块高度的状态
存储后端：实现包括 RocksDB 和内存存储

来源：[crates/fuel-core/src/database.rs], [crates/fuel-core/src/state/data_source.rs]

存储架构

存储系统分为多层组织

高级数据库：Database<OnChain>, Database<OffChain> 等
数据源：存储后端之上的抽象
存储后端：RocksDb 和 MemoryStore 等实现

数据库类型

Fuel Core 为不同类别的数据使用独立的数据库实例

链上数据库：存储核心区块链数据（区块、事务、合约状态）
链下数据库：存储索引数据以支持高效查询
中继器数据库：存储与中继器功能相关的数据
压缩数据库：存储压缩后的区块数据

每个数据库都实现了 DatabaseDescription trait（特性），该 trait 定义了其列、高度类型和其他特征。

来源：[crates/fuel-core/src/database/database_description], [crates/fuel-core/src/database/database_description/compression.rs]

数据库组织

数据被组织成列（类似于关系数据库中的表）。每列存储特定类型的数据，并通过唯一 ID 标识。例如

数据库类型	列类型	示例列
链上	链上列	Fuel区块、事务、合约状态、消息
链下	GraphQL 列	持有的代币、事务状态、持有的消息 ID
中继器	中继器列	事件历史、DA 区块
压缩	压缩列	压缩区块

每列都由一个表蓝图进一步描述，该蓝图定义了键和值的编码、解码和访问方式。

来源：[crates/fuel-core/src/graphql_api/storage.rs], [crates/storage/src/structured_storage.rs]

存储后端

RocksDB 后端

主要的存储后端是 RocksDB，由 [crates/fuel-core/src/state/rocks_db.rs] 中的 RocksDb 结构体实现。它提供持久化存储，并具有以下特性：

列族：每个逻辑列都映射到 RocksDB 列族
前缀迭代：高效迭代具有共同前缀的键
可配置缓存：控制区块缓存大小和其他参数
压缩：LZ4 压缩以实现高效存储

The columns_policy 决定列族是惰性创建还是全部一次性创建

ColumnsPolicy::Lazy：仅在需要时创建列族
ColumnsPolicy::OnCreation：在数据库打开时创建所有列族

来源：[crates/fuel-core/src/state/rocks_db.rs:124-143]

历史 RocksDB

HistoricalRocksDB 扩展了基本的 RocksDB 实现，增加了历史状态访问能力。它提供：

状态回溯功能：能够查看任何区块高度的数据库状态
回溯策略：控制保留多少历史记录
修改跟踪：记录反向更改以启用状态回溯

来源：[crates/fuel-core/src/state/historical_rocksdb.rs:76-87]

内存存储

对于测试和临时用例，MemoryStore 后端提供内存实现

将数据存储在 BTreeMap 集合中
实现与持久化存储相同的接口
主要用于测试（不适用于生产环境）

来源：[crates/fuel-core/src/state/in_memory/memory_store.rs]

事务系统

存储系统采用事务模型，在原子提交之前将更改累积在内存中。

交易创建

事务通过 read_transaction() 或 write_transaction() 方法创建

更改累积

对事务执行的操作在内存中累积

更改以嵌套映射结构存储

列 ID → (键 → 写入操作) 的映射
其中 WriteOperation 是 Insert(value) 或 Remove

提交更改

当事务提交时，更改将应用于底层存储

对于区块链数据库，提交过程还会：

验证高度单调递增
更新当前区块高度元数据
存储反向更改以供历史访问

来源：[crates/storage/src/transactional.rs], [crates/fuel-core/src/database.rs:490-628]

历史数据访问

存储系统的关键特性之一是能够访问历史状态。

基于高度的状态跟踪

系统跟踪每个区块高度的数据库状态

每个数据库在其元数据中存储当前高度
高度必须单调递增（不允许有间隙）
提交过程强制执行正确的高度序列

指定高度视图功能

view_at 方法提供对历史状态的访问

历史访问的工作原理

历史访问通过以下方式实现：

存储还原每次更改所需的反向操作
在请求历史视图时检索这些操作
应用相关操作以在该高度重新创建状态

状态回溯策略

系统支持不同的历史数据保留策略

NoRewind：仅存储最新状态（最小存储使用）
RewindFullRange：保留所有历史状态（最大灵活性）
RewindRange：保留最近 N 个区块的历史数据（存储和灵活性的平衡）

来源：[crates/fuel-core/src/state/historical_rocksdb.rs], [crates/fuel-core/src/state/historical_rocksdb/view_at_height.rs]

GraphQL 集成

存储系统为 GraphQL API 提供专用适配器

数据库适配器

GraphQL 服务使用专用接口与存储交互

OnChainDatabase：访问区块链状态（区块、事务等）
OffChainDatabase：访问索引数据（余额、所有权信息等）
OnChainDatabaseAt/OffChainDatabaseAt：访问历史状态

这些接口抽象了存储细节，仅提供 GraphQL 解析器所需的功能。

GraphQL 工作服务

一个专门的工作服务处理新区块以更新链下数据库

监听新的导入区块
提取相关数据（所有权信息、余额等）
使用索引数据更新链下数据库
维护特殊索引以实现高效查询

这种链上和链下数据的分离允许高效查询，同时不影响核心区块链操作。

来源：[crates/fuel-core/src/graphql_api/worker_service.rs], [crates/fuel-core/src/service/adapters/graphql_api.rs]

关键接口

存储系统定义了几个提供不同功能的关键接口

存储访问接口

接口	目的	关键方法
`KeyValueInspect`	对键值存储的基本只读访问	`get()`, `exists()`
`KeyValueMutate`	键值存储的写入操作	`put()`, `delete()`
`IterableStore`	存储内容的迭代	`iter_store()`, `iter_store_keys()`
`原子视图`	存储在某个时间点的原子视图	`latest_view()`
`HistoricalView`	访问历史状态	`view_at()`, `latest_height()`
`可修改`	提交更改的能力	`commit_changes()`
`TransactableStorage`	具有历史能力存储	`view_at_height()`, `rollback_block_to()`

表访问模式

表在原始键值存储之上提供了一个更高级别的接口

这种模式利用 Rust 的类型系统，为存储中的不同数据类型提供类型安全的访问。

来源：[crates/storage/src/kv_store.rs], [crates/fuel-core/src/state.rs], [crates/storage/src/structured_storage.rs]

结论

Fuel Core 存储系统为区块链状态提供了坚实的基础，具有以下特点：

灵活的抽象层将高级数据访问与存储细节分离
事务性保证确保对区块链状态的原子更新
历史状态访问支持查询任何区块高度
高效的存储后端，RocksDB 针对区块链数据进行了优化

这种设计平衡了区块链执行层的性能、灵活性和可靠性要求。

来源：[crates/fuel-core/src/database.rs], [crates/fuel-core/src/state.rs]