Fabric架构解析

目前Fabric有两个版本0.6和1.0，所以本文将介绍分别介绍两个版本。因为本文讲架构，而架构是要对Fabric整体的设计思路有一个了解，所以本文可谓非常重要。但是架构相当于是一个从零到一的过程，在没有任何背景知识的前提下又很难直接到达一，所以没有简单的办法，希望大家在阅读前半部分时看不懂的可以先只是记忆不去理解，耐心看完本文后相信你对前面的内容就会有所理解，从而对Fabric的架构能有一个清晰的认识。

HyperLedger Fabric 0.6 架构
首先我们来看一下Fabric 0.6的架构图：

• 区块服务（Blockchain Services）：负责节点间的共识管理、账本的分布式计算、账本的存储以及节 点间的P2P协议功能的实现，是区块链的核⼼心组成部分，为区块 链的主体功能提供了底层⽀支撑。
• 成员管理（Membership Services）：会员注册、⾝身份保护、 内容保密、交易审计功 能，以保证平台访问的 安全性。
• Chaincode：ChainCode的集成平台， 为ChainCode提供安全 的部署、运⾏行的环境。
• Event：贯穿于其他各个组件中间，为各个组件间的异步通信提供了技术实现

Fabric 0.6 的区块链网络

在Fabric0.6中的节点分为两类，VP节点和NVP节点

有4个VP节点，而且只有VP节点有投票权，也就是说VP节点达成共识，则整个Fabric网络达成共识；
只允许一个VP节点异常，因为如果超过两个节点异常则不存在共识；
NVP节点只有查询权利，没有共识权利；

Fabric 0.6 运行时架构

从图上可以看出，在Fabric0.6的架构中，可以看出Fabric的扩展性是有可伸缩性的问题的，因为主要的工作都是由peer来完成的，例如共识、账本、worldstate、合约的执行等。所以才有了后来的Fabric1.0

HyperLedger Fabric 1.0 区块链网络

从图上可以看出，在Fabric 1.0中的一些变化，Fabric里没有了VP和NVP节点，替换成Orderer、Endorser、Committer节点。

HyperLedger Fabric 1.0 环境搭建

可以看出，在Fabric1.0中peer被拆分为peer和o-service,o-service可以理解为Orderer节点的集合，而在peer中出现了两个新东西——Endorser、Committer，简单来说Endorser是背书节点、commiter是确认节点。v1.0中，共识由orderer节点来完成。

Fabirc1.0的节点类型

Client：访问区块链的客户端；
Endorser：负责背书，也就是执行客户端传来Chaincode；
Commiter：负责将Orderer确认的Endorser执行结果写入账本；
Orderer：负责所有的共识工作；为什么叫Orderer，我的理解排序本身就是共识非常重要的内容，比如一个人只有100块钱，却支付了两个80元的交易，那只要在交易顺序的问题上，所有节点保持一致，就可以保持整个网络的共识。Orderer支持solo、kafaka和SBFT三种共识机制

数据结构

State：是账户信息，比如一个账户有多少钱等。由Peer来维护。
Ledger：账本信息。由Orderer 节点创建，然后由Orderer节点发送给每一个Peer，每一个Peer维护一个Ledger的副本。

Fabric1.0的执行过程
这个看懂了这个过程，就会对Fabric 1.0 的架构有一个清晰地了解，所以这个过程非常重要！非常重要！非常重要！

执行过程如下：

1. Client发送Transaction信息至Endorser节点；如图同时发送给三个Endorser节点，这是为什么呢？带着问题往下看；
2. Endorser节点执行Transaction，并且把执行结果返回给Client，同时会在返回结果上添加Endorser的签名，表示这个Endorser节点执行了这个Transaction。Transaction实际上是对ChainCode 的操作，操作类型是Deploy、Invoke、Query。
3. 当Client收到三个Endorser节点返回的执行结果后，会先验证Endorser的签名，如果签名没有问题，会把这个结果发送给Orderer Service。
4. Orderer Service收到Client发来的结果后，会去检验该结果。检验结果通过后，Orderer Service 会去生成blockchain，然后会把blockchain发送给Orderer Service所连接的所有peer。问题：Orderer Service 需要收到几个Endorser的执行结果才能通过呢？和第一步一样，带着问题往下看。
5. Client、Endorser、Committer会收到Orderer Service的blockchain，并且以此来更新本地的Ledger和State

好了，以上就是整个Fabric1.0的一个完整的tx的执行过程，那接下来回答那个遗留的问题，到底需要几个Endorser节点？这个实在Endorsement Policy中配置的，但至少需要一个。为什么会有这样的设计呢？比如几个公司合作，大家都公用一个账本，那如果Endorser是我公司自己的peer，那么只需要一个peer就可以了。但如果Endorser是其他合作伙伴的，那为了防止被骗，我需要4个合作伙伴中的3个来共同确认一个tx，所以就需要3个Endorser peer.

事务
在Fabric中区块链中的区块就是一组事务按照一定的顺序进行打包的过程。所以对于区块链本身来讲，他需要处理的事情就是事务。
Fabirc支持三种事务：

• Chaincode事务：智能合约事务，比如对于一笔账户间的转账
• Configration事务：当有新节点加入Fabric网络，或者有老节点从Fabric中去掉，都会触发Configration事务
• Custom事务：（还不了解）

Channel
区块链应用落地的一个很大的难题在于TPS。传统的中心化系统可以做到上万的TPS，而比特币和以太坊智能做到10TPS左右，这大大限制了区块链的落地。所以Fabric有了Channel概念。要了解Channel概念首先要了解多链的概念。如下图：

从上图中可以看出两条链，一条是红色连接的，另一条是蓝色连接的。
每一条链都有自己的Peer、Ledger和Ordering Channel
不同的链之间的数据是隔离的，包括Chaincode也是隔离的
一个Peer可以同时属于多个链

从图上可以看到有三个Channel，分别是Channel1、Channel2和Channel3。Channel1用红色连接，Channel2用黑色连接，Channel3用蓝色连接。每一个Channel都是一个独立的、不与外界关联的通讯链路，他将Orderer和Peer连接在一起
- Channel1包含Peer1、Peer2和PeerN
- Channel2包含Peer2、PeerN
- Channel3包含Peer1、PeerN

每个Channel都有自己的账本，用跟在每个节点后面的小方块表示账本，每个Peer包含的不同的账本，分别用红、黑、蓝表示
Fabric的区块链网络缺省包含一个系统账本和一个通道；

Ledger

Ledger的存储是分为两部分的：

文件系统：一部分是Block数据的存储，存储在文件系统中。里面存储了所有Tx的日志。
Level DB:Level DB是KV数据库的一种，存储的是一个账户当前有多少钱。
当我们把账户的当前信息和文件系统中的Tx日志合并在一起，就可以描述整个区块链网络所发生的所有事情。

以上是对整个Fabirc的一个架构的概述，希望能对你学习区块链有所帮助。