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Fabric 1.4源码解读 8:Orderer和Peer的交互

Peer与Orderer的交互主要是组织的Peer主节点从Orderer获取区块,本文就来介绍,Peer是如何从Orderer获取区块的,顺带介绍为何Peer从Orderer获取的区块“好慢”。

网络拓扑

假设存在如下的Fabric网络拓扑情况,本文使用此拓扑进行介绍Orderer到Peer的区块传播情况:

网络中存在两家组织:Org1和Org2,它们分别拥有Peer1作为主节点,连向了排序服务的Orderer1节点。

网络中存在2个应用channel:channel1和channel2,它们的账本分别是channel1 ledger和channel2 ledger,Org1和Org2都加入了这2个channel。

channel间是隔离的,所以Peer和Orderer对不同的channel都会分别处理

宏观视角

下图展示了Orderer向Peer传递区块的宏观视角,能够展示多个通道在Orderer和Peer间传递区块的情况

  1. Orderer上有2个通道的账本,每个Peer分别有2个Deliver Server对应2个通道的账本,从账本读取区块,发送给Peer。
  2. 每个Peer有2个Deliver Client,也对应2个通道,接收Orderer发来的区块,加入到缓冲区Payloads Buffer,然后再从Payloads Buffer中提取区块,验证后写入对应的通道账本。

后面,介绍区块同步某个通道区块的情况。

单通道区块同步

Peer利用Deliver从Orderer获取区块,就像SDK利用Deliver从Peer获取区块一样,Deliver服务端的处理是一样的,Deliver客户端的处理就由SDK、Peer自行处理了。

Deliver本质是一个事件订阅接口,Leading Peer启动后,会为每个通道,分别向Orderer节点注册区块事件,并且指定结束的区块高度为uint类型的最大值,这是为了不停的从orderer获取区块。

通过建立的gRPC连接,Orderer源源不断的向Peer发送区块,具体流程,如下图所示:

  1. Orderer调用deliverBlock函数,该函数是循环函数,获取区块直到指定高度。
  2. 每当有新区块产生,deliverBlock能利用NextBlock从通道账本中读到最新的区块,如果没有最新区块,NextBlock会阻塞。
  3. deliverBlock把获取的区块封装成区块事件,发送给Peer(写入到gRPC缓冲区)。
  4. Peer从gRPC读到区块事件,把区块提取出来后,加入到Payloads Buffer,Payloads Buffer默认大小为200(通过源码和日志发现,Payloads Buffer实际存储202个区块),如果Orderer想向Peer发送更多的区块,必须等Payloads Buffer被消费,有空闲的位置才可以。
  5. deliverPayloads为循环函数,不断消费Payloads Buffer中的区块,执行区块验证,添加区块剩余元数据,最后写入通道账本。
  6. 写通道账本包含区块写入区块账本,修改世界状态数据库,历史索引等。

为何Peer从Orderer获取区块慢?

在性能测试过程中,我们发现Orderer排序完成后,Peer还在不断的从Orderer获取区块,而不是所有排序后的区块都先发送给Peer,Peer缓存起来,慢慢去验证?

上面提到Orderer向Peer发送的区块,Peer收到后先存到Payloads Buffer中,Buffer有空闲位置的时候,Orderer发送的区块才能写入Buffer,deliverBlock 1次循环才能完成,才可以发送下一个区块。

但Payloads Buffer大小是有限的,当Buffer满后,Orderer发送区块的操作也会收到阻塞。

我们可以把Orderer和Peer间发送区块可以抽象一下,它们就是生产者-消费者模型,它们中间是缓冲区,Orderer是生产者,向缓冲区写数据,Peer是消费者,从缓冲区读数据,缓冲区满了会阻塞生产者写数据。

所以Orderer向Peer发送数据的快慢,取决消费者的速度,即取决于deliverPayloads处理一个区块的快慢

deliverPayloads慢在把区块写入区块账本,也就是写账本,成了整个网络的瓶颈。

为何不让Peer缓存所有未处理的区块?

从我们测试的情况看,Orderer排序的速度远快于Peer,Peer和Orderer的高度差可以达到10万+,如果让Peer来缓存这些区块,然后再做处理是需要耗费大量的空间。

在生产者-消费者模型中,只需要要消费者时刻都有数据处理即可。虽然Orderer和Peer之间是网络传输,测试网络比较可靠,传输速度远比Peer处理区块要快。

Payloads Buffer可以让网络传输区块和Peer处理区块并行,这样缩短了一个区块从Orderer中发出,到Peer写入区块到账本的总时间,提升Fabric网络整体性能。

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