fabric 结构分析区块链底层开发技术虚拟币

区块链爱好者（QQ：53016353）

先前分析程序着眼于细节分析，这样没有框架的概念，花了两天时间分析整理了一下hyperledger fabric的架构设计，分析该程序没有参照任何资料，如有错误欢迎指正，共同进步。

笔者在详细分析程序前有以下疑问：
1）CLI（命令行）客户端如何发送命令给Peer节点
2）本Peer节点如何接收其他节点的数据，接收到数据又如何处理，处理的方式和1又有什么区别
3）数据是何时又是如何被送入consensus模块
4）consensus模块内部又是如何架构的 为什么看起来helper executor pbft controller文件夹交至在一起，保存各自句柄，相互调用
5）ChainCode（链码，简称CC）是如何接收到Peer对其的操作、访问的
6）ChainCode是如何调用fabric API来查询写入数据的
7）在阅读源码初始化过程中，Peer节点会创建大量Server，这些Server后续过程我们是如何使用的


注：本人对于数据库、Docker相关知识不是很了解，尽量避免关于这两个部分的介绍以免错误的引导读者。
下面会慢慢的渗透以上涉及的问题。


Server ：




每个Server作用：
AdminServer：控制该节点的命运，可以删除该节点所在的进程。（Start Stop GetStatus ）
EventHubServer：Peer节点支持客户端对指定事件进行监听，例如Rejection等。客户端需要先注册自己关心的Events，当事件发生时trigger 监听者。
OpenChainServer：对外提供ledger的访问接口，涉及GetBlockchainInfo GetBlockByNumber等。
DevopsServer：负责与CLI Client对接，外部进行CC操作的入口，Deploy invoke query。
ChaincodeSupportServer：负责与shim/Chaincode通信，ChainCode的所有调用接收发送都要与该Server信息交互。
PeerServer：该Server是一个Engine，Engine关联了内部消息响应实现，同时为周围Peer节点创建Client与之通信。
RESTServer：该Server没有进行分析，应该是REST接口格式相关。




一级模块分类：


Client：  之前创建服务器与之对应的客户端，可以理解成其他节点或者CLI client等。
Protos：  中间层，Server与Client端 API接口定义
ServerProcess：服务响应处理函数，包括各类型的HandleMessage。
Consensus：  共识模块，目前采用的是PBFT NOOPS
ChainCode Shim：代码中shim和我理解的不一致，将ChainCodeSupport也应该算到shim，该模块的作用是连接Peer节点与ChainCode的媒介，用shim形容也可。
ChainCode：  链码，应用(例如智能合约)。
DB:  数据存储。
Library：  代码里有一个叫做Vendor的文件夹，该文件夹里涉及的功能模块自成一体，例如grpcServer等
API：  ChainCode里面会调用Peer节点信息。
Crypto：  伴随着数据加解密。 
Ledger：  账本操作。


该代码使用Handler触发模式，在跟踪代码程序时要注意handler对象赋值位置，否则容易找错HandleMessage，这些Handler处理函数命名基本相同，容易操作混乱。


下面分析几个读者应该最关心的流程：
1）Client通过CLI执行一条invoke命令
2）某节点发送给该节点ViewChange命令
3）ChainCode调用API putStatus
4）Consensus流程


一、 Client通过CLI执行一条invoke命令
1）在Peer节点初始化的时候 创建DevopsServer


serverDevops := core.NewDevopsServer(peerServer)  
pb.RegisterDevopsServer(grpcServer, serverDevops)  


2）DevopsServer设置Service规范，例如Invoke Message，调用_Devops_Invoke_Handler函数


var _Devops_serviceDesc = grpc.ServiceDesc{  
    ServiceName: "protos.Devops",  
    HandlerType: (*DevopsServer)(nil),  
    Methods: []grpc.MethodDesc{  
        {  
            MethodName: "Login",  
            Handler:    _Devops_Login_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "Build",  
            Handler:    _Devops_Build_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "Deploy",  
            Handler:    _Devops_Deploy_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "Invoke",  
            Handler:    _Devops_Invoke_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "Query",  
            Handler:    _Devops_Query_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "EXP_GetApplicationTCert",  
            Handler:    _Devops_EXP_GetApplicationTCert_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "EXP_PrepareForTx",  
            Handler:    _Devops_EXP_PrepareForTx_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "EXP_ProduceSigma",  
            Handler:    _Devops_EXP_ProduceSigma_Handler,  
        },  
        {  
            MethodName: "EXP_ExecuteWithBinding",  
            Handler:    _Devops_EXP_ExecuteWithBinding_Handler,  
        },  
    },  
    Streams: []grpc.StreamDesc{},  
}  


3）其中_Devops_Invoke_Handler函数在Protos模块，其负责将Client接入的信息传递到对应的Server模块


func _Devops_Invoke_Handler(srv interface{}, ctx context.Context, dec func(interface{}) error) (interface{}, error) {  
    in := new(ChaincodeInvocationSpec)  
    if err := dec(in); err != nil {  
        return nil, err  
    }  
    out, err := srv.(DevopsServer).Invoke(ctx, in)  
    if err != nil {  
        return nil, err  
    }  
    return out, nil  
}  


4）在函数在devops服务端代码中处理


func (d *Devops) Invoke(ctx context.Context, chaincodeInvocationSpec *pb.ChaincodeInvocationSpec) (*pb.Response, error) {  
    return d.invokeOrQuery(ctx, chaincodeInvocationSpec, chaincodeInvocationSpec.ChaincodeSpec.Attributes, true)  
}  


5）精简invokeOrQuery代码，d.coord 是PeerServer对象，ExecuteTransaction 是对应Engine的实现方法


func (d *Devops) invokeOrQuery(ctx context.Context, chaincodeInvocationSpec *pb.ChaincodeInvocationSpec, attributes []string, invoke bool) (*pb.Response, error) {  
  
resp := d.coord.ExecuteTransaction(transaction)  
}  


6）本次请求被封装成交易Struct，该处理是在PeerServer中。


func (p *Impl) ExecuteTransaction(transaction *pb.Transaction) (response *pb.Response) {  
    if p.isValidator {  
        response = p.sendTransactionsToLocalEngine(transaction)  
    } else {  
        peerAddresses := p.discHelper.GetRandomNodes(1)  
        response = p.SendTransactionsToPeer(peerAddresses[0], transaction)  
    }  
    return response  
}  


7）思考可知，最终这笔transaction是要交给到Consensus进行处理，那么如何传递的呢？就在下面p.engine.ProcessTransactionMsg，其中"p"代指PeerServer，engine是在创建PeerServer的时候指定的Engine，而这个Engine的handler实现在Consensus里，在实现EngineHandler过程中加载了PBFT算法。所以ProcessTransactionMsg函数的实现在consensus模块engine代码里。这样解决了开始时提出的疑问3)。


func (p *Impl) sendTransactionsToLocalEngine(transaction *pb.Transaction) *pb.Response {  
  
    peerLogger.Debugf("Marshalling transaction %s to send to local engine", transaction.Type)  
    data, err := proto.Marshal(transaction)  
    if err != nil {  
        return &pb.Response{Status: pb.Response_FAILURE, Msg: []byte(fmt.Sprintf("Error sending transaction to local engine: %s", err))}  
    }  
  
    var response *pb.Response  
    msg := &pb.Message{Type: pb.Message_CHAIN_TRANSACTION, Payload: data, Timestamp: util.CreateUtcTimestamp()}  
    peerLogger.Debugf("Sending message %s with timestamp %v to local engine", msg.Type, msg.Timestamp)  
    response = p.engine.ProcessTransactionMsg(msg, transaction)  
  
    return response  
}  


8）从这里开始进入了consensus内部处理，在这里Consensus模块是单独分析。


func (eng *EngineImpl) ProcessTransactionMsg(msg *pb.Message, tx *pb.Transaction) (response *pb.Response) {  
       err := eng.consenter.RecvMsg(msg, eng.peerEndpoint.ID)  
}  


画图说明上述流程：


 
该图中没有体现的一点是在Devops Server创建的时候将PeerServer对象作为构造参数传入，而PeerServer创建的过程就是创建Engine的过程，也是加载Engine-handler的过程，而Engine-handler的实现在Consensus模块。图中直接从Devops Server 跳入Consensus模块有些突兀。