随着物联网的发展,边缘计算已成为时下的研究热点之一。边缘计算是在靠近用户或数据源头的网络边缘,包含了网络传输、计算任务、数据存储存储和应用等功能的平台,其核心在于将部分计算、网络或存储任务从云计算中心转移到边缘设备上。相比云计算,边缘计算具有更实时、更快速的数据处理能力和响应能力,部署成本更低,对网络带宽的压力也更小。但是,传统的边缘计算框架也有其潜在的问题。由于边缘节点承担了一部分计算任务,云平台无需也无法实时获取所有的原始数据,而单个的边缘节点也无法实时地获取其他节点的数据,导致用户没有合适的渠道实时获取原始数据。另外,由于没有全局性的数据管理机制,当用户需要精确地查询某些数据时,传统的边缘计算框架显得力不从心。区块链是近年来很热门的技术,通常用于搭建分布式的、去中心化的数据存储和访问系统,具有去中心化、网络健壮、灵活性、安全可信等优点。区块链是一种分布式数据库,与边缘计算有较多的结合点,而且区块链有助于实时管理边缘计算产生的数据。使用区块链作为数据的管理者,数据查询的效率能够显著提高。然而,区块链在边缘计算场景下使用时也有其缺陷。由于边缘计算场景的数据量较大,区块链节点的负担较重,区块链系统的容量可扩展性也需要提高。因此,本文设计了基于区块链的高可扩展分布式存储系统,将区块链技术应用到边缘计算场景下,并使用了新的容量扩展方案增强了区块链系统的容量可扩展性,提高了区块链和边缘计算框架的可用性和可靠性。本文的研究内容主要有以下几点:首先,本文设计了新的边缘计算数据存储与访问框架,将区块链应用于边缘计算框架中,增加了实时查询原始数据的功能,为依赖于实时查询的应用提供了支持。在框架中,区块链保存边缘终端生产的数据的元数据,用户可以通过查询区块链中保存的元数据来实时查询全局数据。其次,本文在新的边缘计算框架的基础上,设计了新的数据结构和读写流程,增加了存储在区块链中的元数据结构,设计了包括了区块链在内的数据读取和写入功能,也增加了使用哈希值验证数据是否被篡改的功能。然后,本文根据区块链技术的特性和边缘计算的需要,设计了多链存储机制作为区块链的容量扩展方法。多链存储设计将所有节点分成多条区块链,让多条链共同承担存储任务。除了网络结构,本文也设计了多链存储设计的数据分布机制、读写流程和容错机制。最后,本文依照系统的框架设计和流程设计,对基于区块链的可扩展存储系统进行了实现,包括边缘计算框架和存储系统本身,并通过搭建仿真环境对系统进行了功能上的实验和验证。通过验证,我们发现本文设计的系统能够有效地实现实时的、全局的原始数据查询,能够增强防篡改性,区块链的容量可扩展性也得到了提高。