我的区块链技术学习笔记(八):区块链的数据库概述

说完持久化和序列化,再来说说数据库,让我们从 NewBlockchain 函数开始。在之前的实现中,NewBlockchain 会创建一个新的 Blockchain实例,并向其中加入创世块。而现在,我们希望它做的事情有……

attachments-2018-01-OKvIyK0g5a65769222213.jpg作者: Ivan Kuznetsov  吴寿鹤等

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

说完持久化和序列化,再来说说数据库,让我们从 NewBlockchain 函数开始。在之前的实现中,NewBlockchain 会创建一个新的 Blockchain实例,并向其中加入创世块。而现在,我们希望它做的事情有:

  1. 打开一个数据库文件
  2. 检查文件里面是否已经存储了一个区块链
  3. 如果已经存储了一个区块链:
    1. 创建一个新的 Blockchain 实例
    2. 设置 Blockchain 实例的 tip 为数据库中存储的最后一个块的哈希
  4. 如果没有区块链:
    1. 创建创世块
    2. 存储到数据库
    3. 将创世块哈希保存为最后一个块的哈希
    4. 创建一个新的 Blockchain 实例,初始时 tip 指向创世块(tip 有尾部,尖端的意思,在这里 tip 存储的是最后一个块的哈希)

代码大概是这样:

func NewBlockchain() *Blockchain {
    var tip []byte
    db, err := bolt.Open(dbFile, 0600, nil)

    err = db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
        b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))

        if b == nil {
            genesis := NewGenesisBlock()
            b, err := tx.CreateBucket([]byte(blocksBucket))
            err = b.Put(genesis.Hash, genesis.Serialize())
            err = b.Put([]byte("l"), genesis.Hash)
            tip = genesis.Hash
        } else {
            tip = b.Get([]byte("l"))
        }

        return nil
    })

    bc := Blockchain{tip, db}

    return &bc
}

来一段一段地看下代码:

db, err := bolt.Open(dbFile, 0600, nil)

这是打开一个 BoltDB 文件的标准做法。注意,即使不存在这样的文件,它也不会返回错误。

err = db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
...
})

在 BoltDB 中,数据库操作通过一个事务(transaction)进行操作。有两种类型的事务:只读(read-only)和读写(read-write)。这里,打开的是一个读写事务(db.Update(...)),因为我们可能会向数据库中添加创世块。

b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))

if b == nil {
    genesis := NewGenesisBlock()
    b, err := tx.CreateBucket([]byte(blocksBucket))
    err = b.Put(genesis.Hash, genesis.Serialize())
    err = b.Put([]byte("l"), genesis.Hash)
    tip = genesis.Hash
} else {
    tip = b.Get([]byte("l"))
}

这里是函数的核心。在这里,我们先获取了存储区块的 bucket:如果存在,就从中读取 l 键;如果不存在,就生成创世块,创建 bucket,并将区块保存到里面,然后更新 l 键以存储链中最后一个块的哈希。

另外,注意创建 Blockchain 一个新的方式:

bc := Blockchain{tip, db}

这次,我们不在里面存储所有的区块了,而是仅存储区块链的 tip。另外,我们存储了一个数据库连接。因为我们想要一旦打开它的话,就让它一直运行,直到程序运行结束。因此,Blockchain 的结构现在看起来是这样:

type Blockchain struct {
    tip []byte
    db  *bolt.DB
}

接下来我们想要更新的是 AddBlock 方法:现在向链中加入区块,就不是像之前向一个数组中加入一个元素那么简单了。从现在开始,我们会将区块存储在数据库里面:

func (bc *Blockchain) AddBlock(data string) {
    var lastHash []byte

    err := bc.db.View(func(tx *bolt.Tx) error {
        b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
        lastHash = b.Get([]byte("l"))

        return nil
    })

    newBlock := NewBlock(data, lastHash)

    err = bc.db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
        b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
        err := b.Put(newBlock.Hash, newBlock.Serialize())
        err = b.Put([]byte("l"), newBlock.Hash)
        bc.tip = newBlock.Hash

        return nil
    })
}

继续来一段一段分解开来:

err := bc.db.View(func(tx *bolt.Tx) error {
    b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
    lastHash = b.Get([]byte("l"))

    return nil
})

这是 BoltDB 事务的另一个类型(只读)。在这里,我们会从数据库中获取最后一个块的哈希,然后用它来挖出一个新的块的哈希:

newBlock := NewBlock(data, lastHash)
b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
err := b.Put(newBlock.Hash, newBlock.Serialize())
err = b.Put([]byte("l"), newBlock.Hash)
bc.tip = newBlock.Hash

检查区块链

attachments-2018-01-OAtqc3gz5a6578d2a6228.

type BlockchainIterator struct {
    currentHash []byte
    db          *bolt.DB
}

每当要对链中的块进行迭代时,我们就会创建一个迭代器,里面存储了当前迭代的块哈希(currentHash)和数据库的连接(db)。通过 db,迭代器逻辑上被附属到一个区块链上(这里的区块链指的是存储了一个数据库连接的 Blockchain 实例),并且通过 Blockchain 方法进行创建:

func (bc *Blockchain) Iterator() *BlockchainIterator {
    bci := &BlockchainIterator{bc.tip, bc.db}

    return bci
}

注意,迭代器的初始状态为链中的 tip,因此区块将从头到尾,也就是从最新的到最旧的进行获取。实际上,选择一个 tip 就是意味着给一条链“投票”。一条链可能有多个分支,最长的那条链会被认为是主分支。在获得一个 tip (可以是链中的任意一个块)之后,我们就可以重新构造整条链,找到它的长度和需要构建它的工作。这同样也意味着,一个 tip 也就是区块链的一种标识符。

BlockchainIterator 只会做一件事情:返回链中的下一个块。

func (i *BlockchainIterator) Next() *Block {
    var block *Block

    err := i.db.View(func(tx *bolt.Tx) error {
        b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
        encodedBlock := b.Get(i.currentHash)
        block = DeserializeBlock(encodedBlock)

        return nil
    })

    i.currentHash = block.PrevBlockHash

    return block
}

这就是数据库部分的内容了!

上一篇:我的区块链技术学习笔记(七):区块链的序列化

下一篇:我的区块链技术学习笔记(九):提供交互接口

attachments-2018-01-KR3OuPgA5a62135b82784.jpg

  • 发表于 2018-01-22 13:23
  • 阅读 ( 1620 )
  • 分类:学习笔记

你可能感兴趣的文章

相关问题

0 条评论

请先 登录 后评论
不写代码的码农
吴寿鹤

36 篇文章

作家榜 »

  1. 社区运营-小以 430 文章
  2. 社区运营-小链 244 文章
  3. 于中阳Mercina-zy 78 文章
  4. 涂晶 71 文章
  5. 李晓琼 45 文章
  6. 兄弟连区块链培训 41 文章
  7. 吴寿鹤 36 文章
  8. John-smith 26 文章