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.Add,MessagePool.Push,MessagePool.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Validator的Validate方法,HandleIncomingBlocks和HandleIncomingMessages分别注册了BlockValidator和MessageValidator。之后再启动一个go协程分别执行lotus/chain/sub/HandleIncomingBlocks和lotus/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tipSet(SyncManager.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Params,Filecoin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