Lotus内消息运转流程

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Filecoin区块链作为一个分布式系统,各个节点都会保有全网状态的一个副本,节点间的状态需要彼此进行同步,同步的方式就是发送和执行消息。

Filecoin中的消息来源有两种:一是节点自身发出、二是从P2P网络中同步其它节点发出的消息。

一、节点自身发送消息

各个节点都会有一个消息池MessagePool,消息一般会被先发送到消息池中,再经由P2P网络发送到相邻节点。以下方法可以向消息池中添加消息:MessagePool.AddMessagePool.PushMessagePool.PushWithNonce。 新建MessagePool会启动一个go协程,用以发送消息到P2P网络。

消息池会监控链头的变化(Provider.SubscribeHeadChanges),并在内部动态增删消息(MessagePool.HeadChange)。

二、同步网络中消息:

Filecoin网络中的其它节点都会监控网络信息,监控目前有两种形式:

1、监控“到来区块”:由函数HandleIncomingBlocks完成

2、监控“到来消息”:由函数HandleIncomingMessages完成

监控时,会先注册一个校验器Validator,当有新数据到来时会先执行ValidatorValidate方法,HandleIncomingBlocksHandleIncomingMessages分别注册了BlockValidatorMessageValidator。之后再启动一个go协程分别执行lotus/chain/sub/HandleIncomingBlockslotus/chain/sub/HandleIncomingMessages

目前sub.HandleIncomingMessages内仅仅是遍历接收到的网络信息,除此之外并无实质性的处理。 在sub.HandleIncomingBlocks内也会遍历接收到的网络信息,并提取出“区块数据”(类型:*lotus/chain/types/BlockMsg),对于每一个BlockMsg,启动一个go协程进行处理,流程如下:

  • 提取区块内所有的非签名消息:BlockSync.FetchMessagesByCids
  • 提取区块内所有的签名消息:BlockSync.FetchSignedMessagesByCids
  • 通知有新区块到来:Syncer.InformNewBlock

InformNewBlock内部会判断当前信息的发送者是否是自身节点,如果是,则进行一次“链同步”( Syncer.Sync)操作,否则,直接保存区块数据(ChainStore.PersistBlockHeaders),并添加“发送Peer”( BlockSync.AddPeer),设置“发送Peer”的最新tipSetSyncManager.SetPeerHead)。需要注意的是,此时保存的区块数据仅仅只有区块信息,并不包含消息数据。

BlockValidator的校验过程如下:

  • 提取区块数据,类型为*BlockMsg
  • 包含消息数据校验,消息总数不能超过build.BlockMessageLimit
  • 检查是否存在BlockSig
  • 验证消息元数据:BlockValidator.validateMsgMeta
  • 确保区块打包者是一个已知的矿工getMinerWorkerKey
  • 校验区块签名:lotus/lib/sigs.CheckBlockSignature

getMinerWorkerKey内需要计算当前tipSet下的状态树,通过StateManager.TipSetState,后者最终会导致调用StateManager.ApplyBlocks。 以下是ApplyBlocks的大体流程:

  • 遍历tipSet内的区块
  • 针对每一个区块,遍历其内的消息
  • 执行每一条消息(ApplyMessge)
  • 累加gas奖励、penalty(惩罚)
  • 对每一个区块,执行消息builtin.MethodsReward.AwardBlockReward
  • 执行消息builtin.MethodsCron.EpochTick
  • 状态落盘VM.Flush

三、打包区块:

矿工在打包(createBlock)区块时,会从消息池中提取消息(SelectMessages)进行打包,之后调用RPC函数MinerCreateBlock以创建一个新的区块,后者会调用StateManager.TipSetState计算状态树,并执行区块内所包含的全部消息。

四、消息执行:

消息最终都是要被执行的,这样各个节点才能最终维护相同的状态。 消息执行通过虚拟机(chain/vm.VM)完成。 每条消息都包含接收者To、方法编号Method、执行方法所需的参数ParamsFilecoin系统中的方法都是依附在各种角色Actor上的,lotus代码中定义了多种Actor及其所导出的方法。

虚拟机对各种Actor导出方法的签名有如下要求:

  • 有两个输入参数
  • 第一个输入参数为specs-actors/actors/runtime.RunTime类型
  • 第二个输入参数为指针类型
  • 有一个输出参数
  • 输出参数需实现接口whyrusleeping/cbor-gen.CBORMarshaler

虚拟机执行Actor的方法过程中,若方法panic,虚拟机会尝试recover,并捕获ActorError返回,否则则将Actor方法的返回值序列化[]byte并返回。详见:Runtime.shimCall