hyperledger fabric 结构分析(一)

hyperledger fabric 结构分析(一)

dylcy 船长 船龄 6.3年 来源 明神特烦恼
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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。
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