Fabric基礎架構原理(4)：鏈碼
本文選自新書《區塊鏈核心技術與應用》，略有刪節。上期介紹了Fabric基礎架構的通道 ，本次介紹Fabric的智慧合約 – 鏈碼。
智慧合約能夠部署和執行在區塊鏈環境中，由一段程式碼來描述相關的業務邏輯。部署後的智慧合約在區塊鏈中無法修改，智慧合約的執行完全由程式碼決定，不受人為因素的干擾。一般來說，參與方通過智慧合約規定各自權利和義務、觸發合約的條件以及結果，一旦該智慧合約在區塊鏈環境中執行就可以得出客觀、準確的結果。
在 Fabric 中，智慧合約也稱為鏈碼（chaincode），分為使用者鏈碼和系統鏈碼，通常指的是使用者鏈碼。鏈碼是訪問賬本的基本方法，一般是用Go等高階語言編寫的、實現規定介面的程式碼。上層應用可以通過呼叫鏈碼來初始化和管理賬本的狀態。只要有適當的許可權，鏈碼之間也可以互相呼叫。
1. 鏈碼的背書策略
鏈碼例項化時可指定背書策略，當確認節點接收到交易時，節點獲知相關鏈碼資訊，然後檢查該鏈碼的背書策略，判斷交易是否滿足背書策略，若滿足則標註交易為合法。
背書策略可分為主體 principal(P )和閾值 threshold(T) 兩部分，具體如下：
1）principal 指定由哪些成員進行背書。
2）threshold 接受兩個輸入，分別為閾值t和若干個P的集合n，只要交易中包含了 n 中 t 個成員的背書則認為交易合法。
例如：
T(1, ‘A’, ‘B’) 則需要 A，B 中任意成員背書。
T(1, ‘A’, T(2, ‘B’, ‘C’)) 則需要 A成員背書或 B，C 成員同時背書。
2. 鏈碼開發
鏈碼的在開發過程中需要實現鏈碼介面，交易的型別決定了哪個介面函式將會被呼叫，如 instantiate 和 upgrade 型別會呼叫鏈碼的Init介面，而 invoke 型別的交易則呼叫了鏈碼的 Invoke 介面。鏈碼的介面定義如下：（本文來自公眾號：亨利筆記）
type Chaincode interface {
Init(stub ChaincodeStubInterface) pb.Response
Invoke(stub ChaincodeStubInterface) pb.Response
}
下面通過一個例子講解鏈碼的開發流程，示例鏈碼根據交易的型別建立鍵值對並記錄到賬本中，或者根據鍵名到賬本中查詢與之相對應的值。
請先確保 Go 語言環境已經安裝並且正確設定 GOPATH 環境變數。
（1）建立鏈碼存放目錄
建立keyValueStore目錄以存放鏈碼，同時進入目錄
mkdir $GOPATH/src/keyValueStore
cd $GOPATH/src/keyValueStore
建立並編輯鏈碼檔案 keyValueStore.go 。
（2）鏈碼原始碼分析
1）匯入標頭檔案。
鏈碼必須依賴 chaincode shim 包和 peer protobuf 包，它們分別用於鏈碼的控制與資料傳輸，其次定義 KeyValueStore 型別，作為 chaincode shim 的載體。
package main
import (
“fmt”
“github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim”
“github.com/hyperledger/fabric/protos/peer”
)
type KeyValueStore struct {
}
2）實現Init方法。
Init 方法通過 shim.ChaincodeStubInterface 介面來獲取例項化鏈碼交易的相關資訊，該介面的 GetStringArgs 方法可獲取交易傳給鏈碼的引數。鏈碼例項化時接收key 和 value 兩個引數，因此先對引數個數進行驗證，若驗證通過，則第一個和第二個引數分別作為 key 和 value 存入到賬本中。
把狀態存入賬本需要藉助 shim.ChaincodeStubInterface 介面 PutState 方法來完成，由於賬本中的資料都以鍵值對的形式儲存，因此該方法也只接受 key，value兩個引數，其中 value 為 byte 格式，裡面還包含多個 json 格式的鍵值對。
由於執行結果需要以訊息的形式返回給客戶端，因此還需要把返回訊息封裝成 fabric/protos/peer 中 Response 格式。
值得注意的是，鏈碼升級的時候都會呼叫 Init 方法，編寫升級鏈碼時應注意 Init 方法的實現，以避免重新初始化或覆蓋上一版本的賬本狀態。
3）實現Invoke方法。
與Init方法類似，Invoke 方法通過 shim.ChaincodeStubInterface 的 GetFunctionAndParameters 方法來獲取 invoke 交易的引數，其中返回的 fn 與 args 分別為交易呼叫的具體函式名以及相應引數，此時 Invoke 方法進一步判斷fn的值以進行下一步操作（set或者get），並把操作結果存放在 result 變數中以返回操作結果。
為了完成對賬本的讀寫，鏈碼還需要實現以下兩個方法:
set：把輸入的鍵值對記錄在賬本中
get：根據鍵讀取賬本中與之對應的值
4）實現get和put方法。
正如前面所說，invoke 方法根據 fn 的值來執行相應的 get 或 put 函式，這兩個函式也需要 shim.ChaincodeStubInterface 介面來訪問賬本資料。
5）實現主函式main()：
鏈碼需要在main函式中呼叫shim.Start()方法用於鏈碼的部署。
（3）測試鏈碼
鏈碼的測試需要通過完整的Fabric網路，使用官方提供的例子可以快速構建測試網路，從而簡化鏈碼的開發流程。這裡介紹搭建測試網路的步驟：
1）安裝示例程式碼庫。
2）進入 fabric-samples 目錄。
$ cd
$GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric-samples
3）把新編寫的鏈碼放入fabric-samples的chaincode目錄下。
$ cp -r
$GOPATH/src/keyValueStore ./chaincode
4）進入chaincode-docker-devmode目錄並啟動網路，命令中會建立了一個名稱為myc的通道。
$ cd chaincode-docker-devmode
$ docker-compose -f docker-compose-simple.yaml up -d
5）進入chaincode容器，編譯並執行鏈碼。
$ docker exec -it chaincode
$ cd keyValueStore && go build
$ export CORE_PEER_ADDRESS=peer:7051
$ export CORE_CHAINCODE_ID_NAME=mycc:0
$./keyValueStore
$ exit
6）進入CLI容器並初始化鏈碼，鏈碼ID為mycc，版本號為0，部署的通道名稱是myc。
$ docker exec -it cli bash
$ peer chaincode install -p chaincodedev/chaincode/keyValueStore -n mycc -v 0
$ peer chaincode instantiate -n mycc -v 0 -c ‘{“Args”:["a","10"]}’ -C myc
7）Invoke和Query鏈碼。
$ peer chaincode query -n mycc -c ‘{“Args”:["query","a"]}’ -C myc
$ peer chaincode invoke -n mycc -c ‘{“Args”:["set", "a", "20"]}’ -C myc
$ peer chaincode query -n mycc -c ‘{“Args”:["query","a"]}’ -C myc
正常情況下，兩次 query 返回的結果分別為 10 和 20。
開發鏈碼時可以通過上述過程進行測試，但需避免使用相同的鏈碼 ID 以免鏈碼例項化失敗。另外，對於鏈碼升級來說，鏈碼的 ID 應該保持不變，同時新鏈碼的版本號需要比先前例項化的版本高，並通過 upgrade 交易來更新鏈碼在通道中的狀態。
假設對鏈碼 keyValueStore.go 進行了更改，並把最新的鏈碼儲存在$GOPATH/src/keyValueStoreNew 下，則升級鏈碼的操作如下：
1）進入fabric-samples目錄並拷貝最新鏈碼到chaincode目錄。
$ cd $GOPATH/src/fabric-samples
$ cp -r $GOPATH/src/keyValueStoreNew ./chaincode
2）進入chaincode容器，編譯並執行更新後的鏈碼。
$ docker exec -it chaincode bash
$ cd keyValueStoreNew && go build
$ export CORE_PEER_ADDRESS=peer:7051
$ export CORE_CHAINCODE_ID_NAME=mycc:1
$ ./keyValueStoreNew
$ exit
3）進入cli容器並升級鏈碼。
$ docker exec -it cli bash
$ peer chaincode install -p chaincodedev/chaincode/keyValueStoreNew -n mycc -v 1
$ peer chaincode upgrade -n mycc -v 1 -c ‘{“Args”:["a","10"]}’ -C myc
到此升級鏈碼完畢，可以對最新的鏈碼mycc進行操作。
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