系統運行流程 · 區塊鏈開發

區塊鏈以消息為中心，通過發布/訂閱服務，所有節點之間的數據同步成為可能。 **注意publish執行后，消息將發給全網，包括本地節點，所以本地節點在接收到自己發的消息后，需要特別做好識別（自己發布的消息自己不應該處理）。** 一般情況下，startNode啟動一個節點時候，miner, fullNode應該是為true，miner可以為true可以為false。一般作為挖礦節點，不執行send交易命令，只有全節點才執行send交易命令，但這只是分工，事實上它也可以發起交易，分工的好處是，它可以專注于挖礦，將更多區塊放一起集中挖礦。 FullNodesChanne 通道支持處理的消息支持類型：gettxfrompool，tx； MiningChannel 通道支持處理的消息類型：inv（type為tx），tx； GeneralChannel 通道支持處理的消息類型：block，getdata，inv（type為block），getblocks，version； ## 1、開始每一個網絡節點，可能是挖礦節點，也可能是全節點，或者既是挖礦節點，也是全節點。 ``` // Network 節點的數據結構 type Network struct { ? ? Host ? ? ? ? ? ? host.Host//主機 GeneralChannel *Channel//通用節點 ? ? MiningChannel ? ?*Channel//挖礦節點 FullNodesChannel *Channel//全節點 Blockchain *blockchain.Blockchain //Blocks和Transactions消息隊列，用于存儲新產生的Block或Transaction //一般而言，我們在主程序執行send交易過程中，根據send參數mineNow決定是否立即挖礦，mineNow為true則存儲Block消息隊列（立即挖礦） //mineNow為false則存儲Transaction消息隊列（不立即挖礦）。兩個消息由節點在startNode后啟動消息處理協程進行處理 //一般情況下，為提高挖礦效率，我們會匯聚幾個交易在一起，然后挖礦一次 Blocks chan *blockchain.Block//Block類型的通道（帶緩沖的通道：在StartNode函數中構建Network實例，緩沖數量200） Transactions chan *blockchain.Transaction//Transaction類型的通道（帶緩沖的通道：在StartNode函數中構建Network實例，緩沖數量200） //是否是挖礦節點 ? Miner ? ? ? ? ? ?bool } ``` 通過startNode函數，實例化Network時候，將根據參數，對GeneralChannel、MiningChannel、FullNodesChannel全部進行實例化。 ``` //GeneralChannel 通道訂閱消息 generalChannel, _ := JoinChannel(ctx, pubsub, host.ID(), GeneralChannel, true) //如果是挖礦節點， miningChannel 訂閱消息，否則 miningChannel 不訂閱消息 subscribe := false if miner { subscribe = true } miningChannel, _ := JoinChannel(ctx, pubsub, host.ID(), MiningChannel, subscribe) //如果是全節點， fullNodesChannel 訂閱消息，否則 fullNodesChannel 不訂閱消息 subscribe = false if fullNode { subscribe = true } ? ? fullNodesChannel, _ := JoinChannel(ctx, pubsub, host.ID(), FullNodesChannel, subscribe) ``` 主程序為有界面命令控制程序，三個實例將作為參數傳遞給cliui： ``` // 各通信通道建立命令行界面對象，監控來自三個通道實例的消息 ui := NewCLIUI(generalChannel, miningChannel, fullNodesChannel) ``` ## 2、所有對network的操作命令，將會通過generalChannel實例（其它實例可能沒有實例化），publish到全網對network發送的消息指令類型有： 1. block 2. inv 3. getblocks 4. getdata 5. tx 6. gettxfrompool 7. version 如：發送inv命令： ``` func (net *Network) SendInv(peerId string, _type string, items [][]byte) { inventory := Inv{net.Host.ID().Pretty(), _type, items} payload := GobEncode(inventory) request := append(CmdToBytes("inv"), payload...) ? ? net.GeneralChannel.Publish("接收到 inventory 命令", request, peerId) } ``` ## 3、這些事件消息，將在cliui中開協程進行處理： ``` // HandleStream 處理來自全網發來的且可以處理的消息內容 func (ui *CLIUI) HandleStream(net *Network, content *ChannelContent) { // ui.displayContent(content) if content.Payload != nil { command := BytesToCmd(content.Payload\[:commandLength\]) ? ? ? ? log.Infof("Received ?%s command \\n", command) switch command { case "block": ? ? ? ? ? ? net.HandleBlocks(content) case "inv": ? ? ? ? ? ? net.HandleInv(content) case "getblocks": ? ? ? ? ? ? net.HandleGetBlocks(content) case "getdata": ? ? ? ? ? ? net.HandleGetData(content) case "tx": ? ? ? ? ? ? net.HandleTx(content) case "gettxfrompool": ? ? ? ? ? ? net.HandleGetTxFromPool(content) case "version": ? ? ? ? ? ? net.HandleVersion(content) default: ? ? ? ? ? ? log.Warn("Unknown Command") } } } ``` cliui的RUN函數，需要處理來自network的各種事件消息： ``` // Run 開啟協程處理各種事件消息 func (ui *CLIUI) Run(net *Network) error { go ui.handleEvents(net) defer ui.end() return ui.app.Run() } ``` handleEvents： ``` func (ui *CLIUI) handleEvents(net *Network) { peerRefreshTicker := time.NewTicker(time.Second) defer peerRefreshTicker.Stop() go ui.readFromLogs(net.Blockchain.InstanceId) ?log.Info("HOST ADDR: ", net.Host.Addrs()) for { select { case input := <-ui.inputCh: err := ui.GeneralChannel.Publish(input, nil, "")//未指定消息接收者，意味著所有節點（peer）均會收到 if err != nil { ? ? ? ? ? ? ? ? log.Errorf("Publish error: %s", err) } ui.displaySelfMessage(input) case <-peerRefreshTicker.C: // 定期刷新peers list ? ui.refreshPeers() case m := <-ui.GeneralChannel.Content://如果 GeneralChannel 收到消息 ? ? ? ? ? ? ui.HandleStream(net, m) case m := <-ui.MiningChannel.Content://如果 MiningChannel 收到消息 ? ? ? ? ? ? ui.HandleStream(net, m) case m := <-ui.FullNodesChannel.Content://如果 FullNodesChannel 收到消息 ? ? ? ? ? ? ui.HandleStream(net, m) case <-ui.GeneralChannel.ctx.Done(): return case <-ui.doneCh: return } } } ``` ## 4、一切從Inv（block）消息開始每次挖出新區塊，節點向全網廣播inv（資產，在區塊鏈里面inv包括block和交易池中的tx兩類，但狹義上說，只有block）消息： ``` func (net *Network) MineTx(memopoolTxs map[string]blockchain.Transaction) { var txs []\*blockchain.Transaction ? ? log.Infof("挖礦的交易數: %d", len(memopoolTxs)) chain := net.Blockchain.ContinueBlockchain() for id := range memopoolTxs { ? ? ? ? log.Infof("tx: %s \\n", memopoolTxs[id].ID) tx := memopoolTxs[id\] ? ? ? ? log.Info("tx校驗: ", chain.VerifyTransaction(&tx)) if chain.VerifyTransaction(&tx) { txs = append(txs, &tx) } } if len(txs) == 0 { ? ? ? ? log.Info("無合法的交易") } cbTx := blockchain.MinerTx(MinerAddress, "") txs = append(txs, cbTx) newBlock := chain.MineBlock(txs) UTXOs := blockchain.UTXOSet{Blockchain:chain} ? ? UTXOs.Compute() ? ? log.Info("挖出新的區塊") ** //peerId為空，SendInv發布給全網** ? ? net.SendInv("", "block", [][]byte{newBlock.Hash}) ? ? memoryPool.ClearAll()//清除內存池中的全部交易 ? ? memoryPool.Wg.Done() } ``` 當然，收到請求消息getblocks后，節點應向請求方發一個block類型的inv： ``` func (net *Network) HandleGetBlocks(content *ChannelContent) { var buff bytes.Buffer var payload GetBlocks ?buff.Write(content.Payload[commandLength:]) dec := gob.NewDecoder(&buff) err := dec.Decode(&payload) if err != nil { ? ? ? ? log.Panic(err) } chain := net.Blockchain.ContinueBlockchain() blockHashes := chain.GetBlockHashes(payload.Height) log.Info("LENGTH:", len(blockHashes)) net.SendInv(payload.SendFrom, "block", blockHashes) } ``` ### 4、每個network節點啟動后做什么 ``` 1、向全網請求區塊信息，以補全本地區塊鏈 // 每一個節點均有區塊鏈的一個完整副本 err = RequestBlocks(network)//全網發布version命令，接收到該命令的節點，要么將本地version回給它（接收者的區塊鏈height更大），要么向它發送getblocks命令請求自己沒有的區塊（接收者的區塊鏈height更小） 2、啟用協程，處理來自自身網絡節點事件**（只有啟用了rpc才會有相關事件發生）** //本地的Blocks有了新的block加入隊列，或者本地的Transactions有了新的tx加入隊列，則將新的block或tx發布給請求者或全網（根據請求者是否為空） go HandleEvents(network) 3、如果是礦工節點，啟用協程，不斷發送ping命令給全節點 if miner { // 礦工事件循環，以不斷地發送一個 ping 給全節點，目的是得到新的交易，為新交易挖礦，并添加到區塊鏈 //礦工節點將定時向全網發送gettxfrompool指令，請求每個節點交易內存池（pending）的待挖礦交易 go network.MinersEventLoop() } if err != nil { panic(err) } 4、運行UI界面，將在Run函數體中啟動協程，通過三個通道，循環接收并處理全網節點publish的消息 //（包括generalChannel, miningChannel, fullNodesChannel節點） if err = ui.Run(network); err != nil { ? ? ? ? log.Error("運行文字UI發生錯誤: %s", err) } ```