Hyperledger Fabric 交易過程中讀寫集語義

Hyperledger Fabric 交易過程中讀寫集語義

https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/zh_CN/latest/readwrite.html

交易模擬和讀寫集

背書節點 在模擬交易期間，會爲交易準備一個讀寫集。讀集 包含了模擬期間交易讀取的鍵和鍵的版本的列表。寫集 包含了交易寫入鍵（可以與讀取集中的鍵重疊）的新值。如果交易是刪除一個鍵，該鍵就會被增加一個刪除標識（在新值的位置）。

如果交易多次向同一個鍵寫入數據，只有最後寫入的數據會記錄下來。同樣，如果交易讀取一個鍵的值，就會返回這個鍵的已提交狀態的值，即使讀取之前在同一個交易中更新了鍵值。換句話說，不支持“讀你所寫”的語義。

就像前面所說的，鍵的版本只記錄在讀集中；寫集只包含鍵和交易設置的鍵的最新值。

版本的實現有很多種。版本設計的基本需求是，鍵不能有重複的版本號。例如單調遞增的數字。**在目前的實現中，我們使用交易所在的區塊高度來作爲交易中所有修改的鍵的版本號。**這樣區塊中交易的高度通過一個元組來表示（txNumber 是區塊中交易的高度）。這種方式比遞增的數字有更多好處，主要有，它可以讓其他組件比如狀態數據庫、交易模擬和驗證有更多的設計選擇。

下邊是爲模擬一個交易所準備的讀寫集示例。爲了簡化說明，我們使用了一個遞增的數字來表示版本。

<TxReadWriteSet>
  <NsReadWriteSet name="chaincode1">
    <read-set>
      <read key="K1", version="1">
      <read key="K2", version="1">
    </read-set>
    <write-set>
      <write key="K1", value="V1">
      <write key="K3", value="V2">
      <write key="K4", isDelete="true">
    </write-set>
  </NsReadWriteSet>
<TxReadWriteSet>

另外，如果交易在模擬中執行的是一個範圍查詢，範圍查詢和它的結果都會被記錄在讀寫集的 查詢信息（query-info） 中。

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交易驗證和使用讀寫集更新世界狀態

提交節點 使用讀寫集中的讀集來驗證交易，使用寫集來更新受影響的鍵的版本和值。

在驗證階段，如果讀集中鍵的版本和世界狀態中鍵的版本一致就認爲該交易是 有效的 ，這裏我們假設所有之前 有效 的交易（同一個區塊中該交易之前的交易）都會被提交（提交狀態）。當讀寫集中包含一個或多個查詢信息（query-info）時，需要執行額外的驗證。

這種額外的驗證需要確保在根據查詢信息獲得的結果的超集（多個範圍的合併）中沒有插入、刪除或者更新鍵。 換句話說，如果我們在模擬執行交易期間重新執行任何一個範圍，我們應該得到相同的結果。這個檢查保證瞭如果交易在提交期間出了虛項，該交易就會被標記爲無效的。這種檢查只存在於範圍查詢中（例如鏈碼中的 GetStateByRange 方法）其他查詢中沒有實現（例如鏈碼中的 GetQueryResult 方法）。其他查詢仍會存在出現虛項的風險，我們應該只在不向排序服務提交的只讀交易中使用查詢，除非應用程序能保證模擬的結果和驗證/提交時的結果一致。

如果交易通過了有效性驗證，提交節點就會根據寫集更新世界狀態。在更新階段，會根據寫集更新世界狀態中對應的鍵的值。然後，世界狀態中鍵的版本會更新到最新的版本。

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模擬和驗證示例

本章節通過示例場景幫助你理解讀寫集語義。在本例中，k 表示鍵，在世界狀態中表示一個元組 (k,ver,val) ， ver 是鍵 k 的版本， val 是值。

現在假設有五個交易 T1，T2，T3，T4 和 T5 ，所有的交易模擬都基於同一個世界狀態的快照。下邊的步驟展示了世界狀態和模擬這些交易時的讀寫活動。

World state: (k1,1,v1), (k2,1,v2), (k3,1,v3), (k4,1,v4), (k5,1,v5)
T1 -> Write(k1, v1'), Write(k2, v2')
T2 -> Read(k1), Write(k3, v3')
T3 -> Write(k2, v2'')
T4 -> Write(k2, v2'''), read(k2)
T5 -> Write(k6, v6'), read(k5)

現在，假設這些交易的順序是從 T1 到 T5（他們可以在同一個區塊，也可以在不同區塊）

1. T1 通過了驗證，因爲它沒有執行任何讀操作。然後世界狀態中的鍵 k1 和 k2 被更新爲 (k1,2,v1'), (k2,2,v2')

2. T2 沒有通過驗證，因爲它讀了鍵 k1，但是交易 T1 改變了 k1

3. T3 通過了驗證，因爲它沒有執行任何讀操作。然後世界狀態中的鍵 k2 被更新爲 (k2,3,v2'')

4. T4 沒有通過驗證，因爲它讀了鍵 k2，但是交易 T1 改變了 k2

5. T5 通過了驗證，因爲它讀了鍵 k5，但是 k5 沒有被其他任何交易改變

注意：不支持有多個讀寫集的交易。