Fabric交易处理流程

fabric 作为目前世界上最为知名的联盟链开源项目，所涉及的模块和概念很多，本文以交易作为一个切入点，通过分析一笔交易从发送到最终上链所经历的各个环节，将fabric的核心模块串联起来，为接下来更为深入的各个模块的源码分析奠定基础。

1. 发送签名提案消息到Endorser背书节点请求处理

Client节点构造签名提案消息<font color="blue">(SignedProposal类型)</font>，通过调用Endorser背书服务客户端的<font color="blue">ProcessProposal()接口</font>，提交该消息到Endorser背书节点，请求模拟执行交易提案并签名背书。

2. Endorser背书节点模拟执行交易提案并签名背书Endorser背书

节点收到签名提案消息之后，进行如下处理。

1. 检查签名提案消息的格式合法性与签名有效性，包括通道头部、签名头部、签名 域、交易ID、消息扩展域的Chaincodeld属性与PayloadVisibility可见性模式等；
2. 检查提案消息的创建者是否满足指定通道上的通道访问权限，即/Channel/ Application/Writers 写权限；
3. 检查并启动链码容器以模拟执行交易提案，并将模拟执行结果暂时保存在交易模拟器中，等待排序共识与交易验证，而不是直接更新到账本中。其中，<font color="blue">交易模拟执行结果釆用状态数据读写集（读数据的键和版本、写数据的键值）记录交易造成的状态变更结果；</font>
4. <font color="blue">调用ESCC系统链码对该提案消息的模拟结果读写集等进行签名背书</font>。

3. Endorser背书节点向客户端返回提案响应消息，并分发隐私数据明文

Endorser背书节点基于背书信息、模拟执行结果等构造提案响应消息（ProposalResponse 类型），并回复给请求客户端。

目前，模拟执行结果读写集包含公有数据（包括公共数据与隐私数据哈希值）与私有数据（或隐私数据）。

其中，公有数据交由0rderer节点进行排序出块，再提交到账本区块 数据文件，并广播到该通道上的所有节点。

如果模拟执行结果中还存在有效的隐私数据明文，则<font color="blue">Endorser背书节点通过Gossip消息协议将隐私数据发送给通道内授权的其他节点（由隐私数据集合配置的签名策略决定），交由transient隐私数据存储对象暂时保存到本地的transient隐私数据库（LevelDB）,并在提交账本时存储到隐私数据库（LevelDB）,同时清理transient隐私数据库中的过期数据</font>。

4. 处理提案响应消息

Client节点解析Endorser背书节点回复的提案响应消息，获取背书结果并检查提案响应消息状态的合法性，以判断是否收集到了<font color="blue">足够多的符合要求的背书签名信息</font>。

5. 发送交易数据给Orderer服务节点请求排序

当收集到足够多数量的符合要求的Endorser背书签名之后（由背书策略决定），<font color="blue">Client节点基于模拟执行结果、背书签名等构造合法的签名交易消息（Envelope类型），通过Broadcast（）服务接口将该消息提交给Orderer节点</font>，请求交易排序处理。其中，配置交易消 息不需要经过Endorser节点处理。

6. Orderer服务节点对交易进行排序并构造新区块

Orderer排序节点<font color="blue">提供Solo类型（用于单节点测试）、Kafka类型（支持CFT容错）等共识组件</font>，对符合通道处理要求的合法交易消息（普通交易消息、配置交易消息等）进行排序并达成一致观点，并对一段时间内接收的一批交易消息按照打包交易的岀块规则（出块周期 时间、区块字节数限制、配置交易单独出块等）构造新区块，创建应用通道或更新通道配置同时提交账本。

7. Leader主节点请求Orderer服务节点发送通道账本区块

<font color="blue">Leader主节点通过Deliver()服务接口代表组织从Orderer节点请求通道账本上所有的区块数据，并通过Gossip消息协议分发到组织内的其他Peer节点</font>。如果请求的区块数据不 存在，则Orderer节点默认阻塞等待，直到指定区块创建完成并提交账本，再将该区块发送 给Leader主节点。

8. Committer记账节点验证交易并提交账本

Committer记账节点对区块与隐私数据（明文）执行如下检查，并提交至本地账本。如果不存在隐私数据明文，则跳过隐私数据的相关检查与提交账本的步骤。

1. 检查交易消息格式的正确性、签名合法性、交易内容是否篡改、消息头部的合法性等。
2. <font color="blue">调用VSCC系统链码</font>，验证收集的签名背书结果是否符合指定的背书策略。
3. 对模拟结果中公有数据（即区块数据，含有公共数据与隐私数据哈希值）的<font color="blue">读写集执行MVCC检查</font>，针对单个键查询、键范围查询、隐私数据哈希值三种情况，检查读数据版本与交易时的账本是否一致，即是否存在读写冲突，并将存在冲突的交易标记为无效交易。
4. 验证模拟结果中隐私数据的正确性，遍历区块中有效交易的隐私数据读写集哈希值，取岀对应交易的原始隐私数据读写集明文，重新计算其哈希值并对两者进行比较。如果两者完全相同，则说明该交易的隐私数据是真实有效的。
5. 保存所有的区块数据（即公有数据）到<font color="blue">区块数据文件</font>中，保存所有的私有数据（即隐私数据）读写集到<font color="blue">隐私数据库（LevelDB）</font>中，建立区块索引信息到<font color="blue">区块索引数据库</font>，将最新的有效交易数据（包含公共数据读写集、隐私数据读写集、隐私数据读写集哈希值）更新到<font color="blue">状态数据库</font>，最后将区块数据中经过Endorser背书的有效交易数据同步到<font color="blue">历史数据库</font>。同时，清理<font color="blue">transient隐私数据库中</font>的过期数据。

9. Leader主节点分发数据与状态同步

Leader主节点基于<font color="blue">Gossip消息协议</font>将区块数据分发到组织内的其他节点上。同时，<font color="blue">节点之间通过反嫡算法等机制主动拉取缺失的数据</font>（区块数据与隐私数据）、节点身份信息等,以确保组织内所有节点上的账本数据等信息保持同步。

10. Committer记账节点验证交易并提交账本（同步骤8）

至此，Hyperledger Fabric系统上的一次完整交易处理流程即告结束。

预告

从下一篇开始，我们就要正式开启fabric源码分析的专题了，本篇文章其实是一个知识准备。这里多说一句，就是我为什么要开启这个fabric源码分析的专题，其实这件事一直在我心中酝酿，但是由于前一段时间较忙，而且内心总是有一些否定的声音让我陷入自我怀疑，到底要不要做，因为现在网上已经有很多关于fabric源码分析的资料，而且质量也很高，为什么不直接抄“学霸”的作业呢，一定要自己搞一遍，不累吗？其实我是这样想的，“一千个读者就有一千个哈姆雷特”。那么我可不可以这么理解，“一千个开发者就有一千个fabric”。别人关于源码解读的文章都是基于其本人的知识架构下的，而如果我们一定要去灌输到自己的大脑中，可能会有些消化不良。而且我们也不能一味的迷信“权威”，学霸的作业也可能有疏漏的地方，别人的分析都是经过二次加工的产物，带有强烈的主观主义色彩，我们还是应该忠于源码，探索“属于我自己的fabric”。好了，废话有点多，接下来就进入正题吧。