DbCache

DbCache 的作用

# 命令行設定（單位：MB）
bitcoind -dbcache=4096  # 4GB
bitcoind -dbcache=8192  # 8GB

# 配置文件設定
echo "dbcache=4096" >> ~/.bitcoin/bitcoin.conf

# 查看當前設定
bitcoin-cli getmemoryinfo | jq '.locked.used'

預設值與範圍

interface CachedCoin {
  txid: string;
  vout: number;
  coin: {
    value: number;
    scriptPubKey: Buffer;
    height: number;
    coinbase: boolean;
  };
  flags: CoinFlags;
}

enum CoinFlags {
  DIRTY = 0x01,  // 已修改，需要寫入磁碟
  FRESH = 0x02,  // 新創建，不在磁碟上
}

class CoinsCache {
  private cache: Map;
  private memoryUsed: number;
  private maxMemory: number;
  private parent: CoinsView;  // LevelDB 或父快取

  constructor(maxMemory: number, parent: CoinsView) {
    this.cache = new Map();
    this.memoryUsed = 0;
    this.maxMemory = maxMemory;
    this.parent = parent;
  }

  // 獲取 UTXO
  async getCoin(txid: string, vout: number): Promise {
    const key = `${txid}:${vout}`;

    // 1. 檢查快取
    const cached = this.cache.get(key);
    if (cached) {
      return cached.coin;
    }

    // 2. 從父層（磁碟）讀取
    const coin = await this.parent.getCoin(txid, vout);
    if (coin) {
      // 添加到快取（不標記為 DIRTY）
      this.addToCache(txid, vout, coin, 0);
    }

    return coin;
  }

  // 添加新的 UTXO
  addCoin(txid: string, vout: number, coin: Coin): void {
    this.addToCache(txid, vout, coin, CoinFlags.DIRTY | CoinFlags.FRESH);
  }

  // 花費 UTXO
  spendCoin(txid: string, vout: number): Coin | null {
    const key = `${txid}:${vout}`;
    const cached = this.cache.get(key);

    if (cached) {
      const coin = cached.coin;

      if (cached.flags & CoinFlags.FRESH) {
        // 新創建的 UTXO，直接從快取移除
        this.cache.delete(key);
        this.memoryUsed -= this.estimateSize(cached);
      } else {
        // 標記為已花費（值設為 null，DIRTY）
        cached.coin = null;
        cached.flags |= CoinFlags.DIRTY;
      }

      return coin;
    }

    return null;
  }

  // 刷新到磁碟
  async flush(): Promise {
    const batch: WriteBatch = [];

    for (const [key, cached] of this.cache) {
      if (cached.flags & CoinFlags.DIRTY) {
        if (cached.coin === null) {
          // 已花費，刪除
          batch.push({ type: 'delete', key });
        } else {
          // 新建或修改，寫入
          batch.push({ type: 'put', key, value: cached.coin });
        }
      }
    }

    await this.parent.writeBatch(batch);
    this.cache.clear();
    this.memoryUsed = 0;
  }
}

class CoinsCacheManager {
  private cache: CoinsCache;
  private flushThreshold: number;

  constructor(maxMemory: number) {
    // 當使用量達到 90% 時觸發刷新
    this.flushThreshold = maxMemory * 0.9;
    this.cache = new CoinsCache(maxMemory);
  }

  async processBlock(block: Block): Promise {
    // 處理區塊中的所有交易...

    // 檢查是否需要刷新
    if (this.cache.memoryUsed >= this.flushThreshold) {
      console.log(`Cache flush triggered: ${this.cache.memoryUsed} bytes`);
      await this.cache.flush();
    }
  }

  // 估算 UTXO 集大小（用於決定 dbcache）
  static estimateUtxoSetSize(): number {
    // 2024 年的 UTXO 集約有 1.5 億個條目
    // 平均每個條目約 50 字節
    const utxoCount = 150_000_000;
    const avgSize = 50;
    return utxoCount * avgSize;  // 約 7.5 GB
  }
}

不同 dbcache 的 IBD 時間

* 時間因 CPU、網路和具體磁碟型號而異

dbcache 大小與刷新頻率的關係：

450 MB（預設）：
  - 約每 1,000-2,000 個區塊刷新一次
  - IBD 期間頻繁的磁碟寫入
  - 對 HDD 影響最大

4096 MB：
  - 約每 10,000-20,000 個區塊刷新一次
  - 大幅減少磁碟 I/O
  - IBD 效能提升 2-3 倍

8192 MB+：
  - 可能整個 IBD 只刷新幾次
  - 幾乎所有 UTXO 都在記憶體中
  - 最佳效能，但需要更多記憶體

# 查看記憶體使用情況
bitcoin-cli getmemoryinfo

# 輸出示例
{
  "locked": {
    "used": 4294967296,    # 實際使用
    "free": 0,
    "total": 4294967296,   # dbcache 大小
    "locked": 4294967296,
    "chunks_used": 12345,
    "chunks_free": 0
  }
}

# 查看 UTXO 集統計
bitcoin-cli gettxoutsetinfo

# 查看區塊鏈資訊（包含快取狀態）
bitcoin-cli getblockchaininfo

# 監控快取刷新
tail -f ~/.bitcoin/debug.log | grep -E "(cache|flush|Flushing)"

# 典型的刷新日誌
# Flushing chainstate to disk
# Leaving InitialBlockDownload (Flushing chainstate)
# Committed XXXX changed UTXO records to disk

IBD 優化配置示例

# bitcoin.conf - IBD 優化配置
# 根據可用記憶體調整
dbcache=4096

# 使用所有 CPU 核心
par=0

# 增加連接數以加快下載
maxconnections=125

# 優先連接到快速節點
maxuploadtarget=0