Fabric2.x中Raft共识算法核心数据结构

Hyperledger Fabric的共识算法是可插拔的，在代码上体现为Chain接口，所有不同的共识算法均可根据Chain接口进行具体实现，目前fabric支持solo、kafka、raft、sbft等共识算法。Chain接口的代码在fabric/orderer/consensus/consensus.go中

// Chain定义了为ordering注入messages的方式，这种设计允许如下两种流程：
// 1.消息被排序为流，流被切割成块，块被提交（solo，kafka）
// 2.消息被切成块，块被排序，然后块被提交（sbft）
type Chain interface {
	// 排序函数，env是交易信息，configSeq是自增序号，每次有配置更新时都会+1，以确保交易是在最新的config下进行
	Order(env *cb.Envelope, configSeq uint64) error

	// 处理配置交易，提交后更新configSeq
	Configure(config *cb.Envelope, configSeq uint64) error

	// 超过max in-flight限制的消息会被阻塞，等待in-flight先执行完
	WaitReady() error

	// 当发生error时，会返回一个空channel
	Errored() <-chan struct{}

	// 分配与Chain保持最新数据的资源
	Start()

	// 刷新分配给Chain的资源
	Halt()
}

二、Fabric的raft共识算法Chain结构体

Hyperledger Fabric对Raft算法的核心实现代码都是放在fabric/orderer/consensus/etcdraft包下的，这里主要包含几个核心的数据结构，即Chain结构体和node结构体。

Chain结构体实现了Chain接口，代码位于orderer/consensus/etcdraft/chain.go，它里面主要定义了一些通道（channel）用于节点间的通信，以便根据通信消息做相应的操作。
// Chain implements consensus.Chain interface.
type Chain struct {
   configurator Configurator
   rpc RPC // 节点与外部节点进行通信的对象，RPC 是一个接口，包含两个方法SendConsensus 和 SendSubmit。前面这种用于节点间 raft 信息的通讯，后者用于转发交易请求给 leader 节点。
   raftID    uint64
   channelID string
   lastKnownLeader uint64
   ActiveNodes     atomic.Value
   submitC  chan *submit // 接收 Orderer 客户端提交的共识请求消息的通道
   applyC   chan apply // 接收 raft 节点间应用消息的通道
   observeC chan<- raft.SoftState
   haltC    chan struct{}         
   doneC    chan struct{} 
   startC   chan struct{} 
   snapC    chan *raftpb.Snapshot //接收 raft 节点快照数据的通道
   gcC      chan *gc 
   …
   Node *node // fabric封装了底层 etcdraft 库的节点实例
   …
}

三、Fabric的raft共识算法node结构体

node结构体封装了底层ercdraft库的节点实例，代码位于orderer/consensus/etcdraft/node.go，主要用于将Fabric自己实现的Raft上层应用和etcd的底层Raft实现连接起来，可以说node结构体是它们之间通信的桥梁，正是它的存在屏蔽了Raft实现的细节。

type node struct {
	chainID string
	logger  *flogging.FabricLogger
	metrics *Metrics
	unreachableLock sync.RWMutex
	unreachable     map[uint64]struct{}
	tracker *Tracker
	storage *RaftStorage
	config  *raft.Config
	rpc RPC
	chain *Chain // fabric自己定义的Chain结构体，具体在orderer/consensus/etcdraft/chain.go中
	tickInterval time.Duration
	clock        clock.Clock
	metadata *etcdraft.BlockMetadata
	subscriberC chan chan uint64
	raft.Node // raft底层的Node接口
}

四、小结

Fabric的raft共识算法通过Chain结构体实现可插拔的共识算法Chain接口；又通过node结构体，实现对etcdraft底层算法实现细节的封装。Chain结构体和node结构体是承上启下的一层，fabirc的raft共识算法启动、交易处理流程均围绕上述两个结构体进行。下一篇博客将围绕fabric的raft共识算法启动流程进行分析。