fabric（v1.0）共识机制和账本存储

共识机制
- 1、交易排序
- 2、区块分发
- 3、多通道数据隔离
账本存储
- 区块链
- 区块索引
- 状态数据库
- 历史状态索引
- 记账节点存储过程
- 读写集（EWSet）
- 交易验证：
- 补充：

上一篇：区块链架构与交易流程（fabric1.0）

共识机制

上一篇中，我们说到交易流程可以划分划分为三个阶段

交易背书
交易排序

交易校验（记账）

广义上说，整个交易流程都属于共识机制，通常情况下，我们说的共识机制仅是 **交易排序**阶段

交易排序主要在Orderer节点实现，orderer主要有三个功能：

1、交易排序

目的：保证系统交易顺序一致性（有限状态机）

如果一个系统从最初是的状态开始，每一个状态改变条件都一致的话，他一定会得到一个一致的结果。只有保证交易顺序，状态机改变条件一致，才能保证得到一致的结果

solo：单点排序
kafka：外部消息队列保证一致性

2、区块分发

中间状态区块（非落盘区块，中间状态区块，包含排序节点收到的所有交易）
有效交易&无效交易

3、多通道数据隔离

排序节点收到交易后，会按照通道进行拆分，拆分后进行排序，排序后发送至不同的通道，各节点通过订阅通道，获取交易区块。类似于kafuka的主题模式

账本存储

区块链

底层存储引擎是文件系统，
使用文件系统存储数据，fabric中，将多个区块，生成一个文件进行存储，查询的时候，需要指定偏移量

区块存储

区块以文件块的形式存储（blockfile_xxxx）
文件块大小：64M（硬编码，改变需要重新边缘）
账本最大容量：64 * 1000000

区块索引

将区块的属性与位置关联起来，使用levelDB存储通过区块区块索引来进行对区块的查询

快速定位区块
索引键：区块高度区块哈希交易哈希
索引值：区块文件编号 + 文件内偏移量 + 区块数据长度

状态数据库

可以理解为区块链上的最新数据，随着交易额增加不停的更新，如果丢失，可以从区块链上进行同步，二者不一致时候，则以区块链文件系统数据为准。

历史状态索引

某键在某区块的某条交易中被改变
只记录改变动作，不记录具体改变
历史读取 --> 历史数据索引 + 区块读取
LevelDB 组合键

某一数据的历史交易的索引，不存储任何状态值，这样如果用户需要对某一数变更历史进行查询的时候，可以通过历状态索引快速找到与改数据相关的交易的区块索引。

记账节点存储过程

保存区块文件将区块追加或者另起一个文件块，然后更新区块索引（无效交易也会被存储）
更新世界状态（无效交易不会更新）
更新历史状态
三者顺序执行

之前有说过，区块链的交易流程分为三步：

交易模拟  --->读写集（EWSet）
交易排序
交易验证 ----> 状态更新（更新写集）

读写集（EWSet）

读写集主要描述对区块链的操作：读取，写入，更新，删除

读集：读取已提交的状态键值对
写集：更新的，新增，删除标记键值对（多个更新，以最后一个更新为主）
版本号：二元组（区块高度+交易编号）

交易验证：

主要是对交易读写集的验证（还有签名，证书等）只跟读集有关
读集版本号 ==世界状态版本号（包括未提交的前序交易）

例子：

  世界状态：（K1,1,v1.0）（K2,2,v2.0）（K3,3,v3.0）（K4,4,v4.0）

交易1：Write(k1,v1.1),Write(k2,v2.1)
交易1对k1，k2进行更新有效。

 世界状态：（K1,1,v1.1）（K2,2,v2.1）（K3,3,v3.0）（K4,4,v4.0）

交易2：Read(k1),Write(k3,k3.1)
交易2对k1的读取和对k3的更新，由于k1已经被更新，此时交易2是无效的交易与交易不知道彼此的存在。所以，读取的都是世界状态。
```
 世界状态：（K1,1,v1.1）（K2,2,v2.1）（K3,3,v3.0）（K4,4,v4.0）
```

交易3：Write(k2,v2.2)
交易3写集，有效

 世界状态：（K1,1,v1.1）（K2,2,v2.2）（K3,3,v3.0）（K4,4,v4.0）

交易4：Write(k2,v2.3),Read(k3)
交易4有效，因为交易2无效，没有对k3进行更新
```
 世界状态： （K1,1,v1.1）（K2,2,v2.3）（K3,3,v3.0）（K4,4,v4.0）
```

交易5：Write(k5,v5.0),Read(k4)
交易5有效

 世界状态： （K1,1,v1.1）（K2,2,v2.3）（K3,3,v3.0）（K4,4,v4.0）（K5,5,v5.0）

补充：

世界状态：

交易执行后的所有键的最新值
显著提升链码的执行效率

状态是所有交易日志的快照，可随时以区块链数据为准进行重构

  理解：假如交易是一条条的sql语句，世界状态就是sql执行后的数据库表的最新信息

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