基于ubuntu16.04快速构建Hyperledger Fabric网络

前言

最近在参加一个比赛,使用到了区块链的开源软件hyperledger,由于之前从未接触过区块链,以及和区块链开发相关的内容,所有在网上查阅了大量的资料,并且通过学习yeasy(杨宝华)开源的入门书籍区块链技术指南以及进阶学习的《区块链原理、设计与应用》,对区块链的一些相关概念有了一定认识。这里记录的是我安装hyperledger fabric的所有步骤，同时也是一个快速搭建单机环境的参考教程。

准备好机器环境

本人的区块链网络部署在VMware搭建的ubuntu16.04的环境下（推荐使用该版本的系统），详细的系统版本为ubuntu-16.04.4-desktop-amd64.iso ,是从网易开源镜像站下载的。对于如何使用VMware安装虚拟机以及让虚拟机访问网络，网上有许多教程，这里就不重复讲了。
当将系统安装完成后，需要更换源，使用desktop版的可以直接在设置里面选择最佳服务器,如下图所示

若使用的是服务器版本,则可以使用如下命令换成高速的源

• 先备份原来的源文件

$ sudo cp /etc/apt/source.list /etc/apt/source.list.bak  

• 打开source.list文件,删除原来的内容

$ sudo vim /etc/apt/source.list

• 任选下面一组源文件复制到source.list中

网易源

deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse  

阿里源

# deb cdrom:[Ubuntu 16.04 LTS _Xenial Xerus_ - Release amd64 (20160420.1)]/ xenial main restricted  
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu xenial main restricted #Added by software-properties  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial main restricted  
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial main restricted multiverse universe #Added by software-properties  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates main restricted  
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates main restricted multiverse universe #Added by software-properties  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial universe  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates universe  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial multiverse  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates multiverse  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse #Added by software-properties  
deb http://archive.canonical.com/ubuntu xenial partner  
deb-src http://archive.canonical.com/ubuntu xenial partner  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security main restricted  
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security main restricted multiverse universe #Added by software-properties  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security universe  
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security multiverse  

搜狐源

deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse  
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse  
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse 

复制进去后,使用:wq保存,然后使用如下命令更新一下

$ sudo apt-get install update

执行完成后环境就基本上准备好了,如果使用的是服务器版本,觉得使用不方便的话,可以使用xshell之类的远程连接工具连接你的虚拟机。如果你的环境搭建再云服务器上，例如阿里云或者腾讯云，可以不用更新源，直接在自己的主机上使用远程连接工具连接上云主机，环境就算完成了（若在本地不能连接上云主机，或者虚拟机，检查一下ssh是否已经安装并启动,若没有，可以参加网上的教程，配置远程连接）。

安装GO语言环境

不推荐使用apt的方式安装GO,原因是这样安装的版本比较老，推荐安装最新版的GO,具体安装命令如下

• 下载最新的GO安装包，具体的最新版本号可以从Golang官网上查看

$ wegt https://dl.google.com/go/go1.10.2.linux-amd64.tar.gz

• 解压安装包到/usr/local目录下

$ sudo tar -C usr/local -xzf go1.10.2.linux-amd64.tar.gz

• 编辑当前用户的环境变量

$ vim ~/.profile

添加如下内容

export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
export GOROOT=/usr/local/go
#这里配置的GOPATH目录为家目录的的go文件夹
export GOPATH=$HOME/go
export PATH=$PATH:$HOME/go/bin

使用:wq保存后使用如下命令将保存立即刷新

$ source ~/.profile

• 建立GOPATH目录

由于在环境变量中配置了GOPATH目录的位置，所以我们需要在家目录下创建该文件夹

$ cd ~
$ mkdir go

• 查看go版本，测试环境配置是否成功

$ go version
go version go1.10 linux/amd64

安装Docker

这里使用的Docker的官方文档来安装docker

• 如果系统中有旧版本的Docker,需要先使用如下命令卸载

$ sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io

• 更新apt包索引

$ sudo apt-get update

• 安装软件包以允许apt通过HTTPS使用远程库

$ sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    software-properties-common

若出现无法识别命令，可以先将该命令复制到一个文本文件中，将\去掉，将所有语句放在同一行下，然后复制执行。

• 添加Docker的官方GPG密钥

$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

• 通过搜索指纹的最后8个字符，确认您现在拥有指纹识别码9DC8 5822 9FC7 DD38 854A E2D8 8D81 803C 0EBF CD88

$ sudo apt-key fingerprint 0EBFCD88

pub   4096R/0EBFCD88 2017-02-22
      Key fingerprint = 9DC8 5822 9FC7 DD38 854A  E2D8 8D81 803C 0EBF CD88
uid                  Docker Release (CE deb) <[e-mail]>
sub   4096R/F273FCD8 2017-02-22

• 使用以下命令设置稳定版本的远程库

$ sudo add-apt-repository \
   "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
   $(lsb_release -cs) \
   stable"

• 再次更新apt包索引

$ sudo apt-get update

• 使用apt安装docker-ce

$ sudo apt-get install docker-ce

• 查看docker版本，测试环境配置是否成功

$ docker version
Client:
 Version:      18.03.1-ce
 API version:  1.37
 Go version:   go1.9.5
 Git commit:   9ee9f40
 Built:        Thu Apr 26 07:17:20 2018
 OS/Arch:      linux/amd64
 Experimental: false
 Orchestrator: swarm

Server:
 Engine:
  Version:      18.03.1-ce
  API version:  1.37 (minimum version 1.12)
  Go version:   go1.9.5
  Git commit:   9ee9f40
  Built:        Thu Apr 26 07:15:30 2018
  OS/Arch:      linux/amd64
  Experimental: false

安装完成之后，需要将当前用户添加到docker用户组，然后为该用户添加sudo权限

• 若没有创建docker用户组，可以使用如下命令创建一个GID为999，组名为docker的用户组

$ sudo groupadd –g 999 docker

• 将当前用户(ubuntu)添加到docker用户组并分配sudo权限

$ sudo usermod -aG docker ubuntu

注销后重新登录，然后添加阿里云的Docker Hub镜像（注意，不同版本的添加方法不同，见阿里云容器 Hub）

$ sudo mkdir -p /etc/docker
$ sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
    "registry-mirrors": ["https://obou6wyb.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl restart docker

如果觉得阿里云镜像不好用，可以选择DaoClound的镜像,配置方式见DaoCloud官方文档

安装Docker-Compose

Docker-Compose是支持通过模板脚本批量创建的一个组件。在安装 Docker-Compose之前，需要安装python-pip

• 安装python-pip

$ sudo apt-get python-pip

• 下载 Docker-Compose，这里使用的是国内的DaoClound加速器进行下载

$ curl -L https://get.daocloud.io/docker/compose/releases/download/1.12.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > ~/docker-compose

• 将Docker-Compose文件夹移动到/usr/local/bin目录下

$ sudo mv ~/docker-compose /usr/local/bin/docker-compose 

• 为Docker-Compose附上可执行权限

$ chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

下载Fabric源码

• 先在GOPATH下创建对应的目录

$ mkdir -p ~/go/src/github.com/hyperledger

• 切换到对应目录，使用Git命令将fabric的源码从github上克隆下来

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger
$ git clone https://github.com/hyperledger/fabric.git

• 由于Fabric一直在更新，而我们并不需要使用最新的源码，所有将版本切换到v1.0.0

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric
$ git checkout v1.0.0

下载Fabric Docker镜像

由于刚才设置了Docker Hub镜像的地址，并且官方文件中也提供了批量下载的脚本，所有我们只需运行下面命令即可

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric/examples/e2e_cli/
$ source download-dockerimages.sh -c x86_64-1.0.0 -f x86_64-1.0.0

由于刚才设置的是国内的镜像站，在本地网速还不错的情况下下载数度还是很快的。当下载完成后，使用如下命令检查镜像列表

$ docker images
REPOSITORY                              TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
dev-peer0.org1.example.com-marbles-v4   latest              089d43e100c9        5 hours ago         173MB
dev-peer0.org1.example.com-fabcar-1.0   latest              6047921ee993        7 hours ago         173MB
hyperledger/fabric-tools                latest              0403fd1c72c7        10 months ago       1.32GB
hyperledger/fabric-tools                x86_64-1.0.0        0403fd1c72c7        10 months ago       1.32GB
hyperledger/fabric-couchdb              latest              2fbdbf3ab945        10 months ago       1.48GB
hyperledger/fabric-couchdb              x86_64-1.0.0        2fbdbf3ab945        10 months ago       1.48GB
hyperledger/fabric-kafka                latest              dbd3f94de4b5        10 months ago       1.3GB
hyperledger/fabric-kafka                x86_64-1.0.0        dbd3f94de4b5        10 months ago       1.3GB
hyperledger/fabric-zookeeper            latest              e545dbf1c6af        10 months ago       1.31GB
hyperledger/fabric-zookeeper            x86_64-1.0.0        e545dbf1c6af        10 months ago       1.31GB
hyperledger/fabric-orderer              latest              e317ca5638ba        10 months ago       179MB
hyperledger/fabric-orderer              x86_64-1.0.0        e317ca5638ba        10 months ago       179MB
hyperledger/fabric-peer                 latest              6830dcd7b9b5        10 months ago       182MB
hyperledger/fabric-peer                 x86_64-1.0.0        6830dcd7b9b5        10 months ago       182MB
hyperledger/fabric-javaenv              latest              8948126f0935        10 months ago       1.42GB
hyperledger/fabric-javaenv              x86_64-1.0.0        8948126f0935        10 months ago       1.42GB
hyperledger/fabric-ccenv                latest              7182c260a5ca        10 months ago       1.29GB
hyperledger/fabric-ccenv                x86_64-1.0.0        7182c260a5ca        10 months ago       1.29GB
hyperledger/fabric-ca                   latest              a15c59ecda5b        10 months ago       238MB
hyperledger/fabric-ca                   x86_64-1.0.0        a15c59ecda5b        10 months ago       238MB
hyperledger/fabric-baseos               x86_64-0.3.1        4b0cab202084        12 months ago       157MB

出现以上结果说明镜像已经下载成功

启动Fabric网络并运行e2e_cli项目

• 进入e2e_cli目录，并执行启动命令

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric/examples/e2e_cli/
$ ./network_setup.sh up

这个过程做了如下操作

1.编译生成Fabric公私钥，证书的程序，程序在目录：fabric/release/linux-amd64/bin下

2.基于configtx.yaml生成创世区块和通道相关信息，并保存到channel-artifacts文件夹中

3.基于crypto-config.yaml生成公私钥和证书信息，并保存在crypto-config文件夹中

4.基于docker-compose-cli.yaml启动1 Orderer + 4 Peer + 1 CLI的Fabric容器

5.在CLI启动的时候，会运行srcipt/script.sh文件，这个脚本文件包含了创建Channel,加入Channel，安装Example02,运行Example02等功能

最后运行完成，我们会看到如下截图，说明网络启动成功了

手动测试一下Fabric网络

我们以安装好的Example02进行测试,在官方例子中，channel的名字是mychannel,链码的名字是mycc,我们首先重新打开一个命令行，然后进入CLI，

• 输入以下命令即可

$ docker exec -it cli bash

• 运行以下命令可以查询a账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","a"]}'

查询结果如下图所示

可以看到a账户的余额现在是90

• 运行以下命令可以查询b账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","b"]}'

查询结果如下图所示

可以看到b账户的余额现在是210

• 现在将b账户的余额转100给a账户，运行如下命令

peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050  --tls true --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem  -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["invoke","b","a","100"]}'

执行结果如下图所示

可以看到执行成功了

• 再次查询a账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","a"]}'

查询结果如下图所示

可以看到a账户的余额现在是190,比之前多了100

• 再次查询b账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","b"]}'

查询结果如下图所示

可以看到b账户的余额现在是110,比之前少了100

调用链码一切正常

关闭区块链网络

• 退出CLI容器

root@4941e8bd4bd6:/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer# exit

• 关闭Fabric网络

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric/examples/e2e_cli
$ ./network_setup.sh down

最后出现如下图说明关闭区块链网络成功

总结

至此，部署以及测试fabric的环境已经全部完成，下一篇博客我将记录如何在此基础上部署及运行IBM官方区块链例子marbles(弹珠资产)

参考

• 快速搭建一个Fabric 1.0的环境
• Hyperledger Fabric 1.0 从零开始（五）——运行测试e2e
• 超级账本搭建流程fabric-sample first-network