超级账本Fabric 1.0 多节点集群的部署(1)

超级账本 Fabric 1.0即将揭开面纱，社区用户对此充满期待。为迎接 Fabric 1.0 的发布，本文分3期连载，介绍如何搭建多节点的分布式 Fabric 集群，文后可下载PDF版本。

一、概述

在千呼万唤之后，犹抱琵琶的超级账本 Fabric 1.0 GA版即将揭开面纱，翘首以待的社区用户将广泛使用这个版本。本文将介绍如何使用 Docker 容器技术来建立起一个多节点 Fabric 集群，并且描述在集群上如何进行基本的操作，如 chaincode 的生命周期维护等。文中采用 Fabric 1.0 beta 的端到端（e2e_cli）示例作为基础来说明原理。本文提供是手动配置的方法，后续将介绍利用容器平台（如 K8s 等）自动部署超级账本的方式。

需要了解 Fabric 基本架构的读者可参考文后相关文章。

图1.1 单节点下的Fabric网络结构图

Fabric 源码中包含一个简单的e2e单机部署示例，方便用户理解、研究和开发应用。如图1.1所示，在单个机器节点上通过 docker-compose 建立了5个节点的Fabric网络，每个节点都是由单独的 Docker 容器来模拟。其中 peer0 和 peer1 是同属于 org1 的节点，peer2 和 peer3 是同属于 org2 的节点，它们都加入了相同的 channel 中，并在该 channel 中进行交易，而 orderer 则为该 channel 中的交易提供排序服务。

图1.2 多节点下的Fabric网络结构图

虽然e2e_cli的示例比较简单，但它把多个节点混合部署在一起，无法区分哪些配置对应哪个节点。另外，在实际场景中，Fabric 节点可能会由不同的组织分别拥有和维护，peers 和 orderer 必然会分布在不同的物理节点上，因此多节点的Fabric 部署成为需要解决的问题，图1.2是多节点 Fabric 集群拓扑图。

【注：下载本文PDF版本，可关注本公众号：亨利笔记，后台发送消息“多节点” 或 “DJD”即可。】

下面是把单节点e2e_cli范例改为多节点的大致步骤：

1.    准备环境

运行Fabric节点需要依赖以下工具：

a. Docker：用于管理Fabric镜像以及运行 peer 和 orderer 等组件

b. Docker-compose：  用于配置 Fabric 容器

c. Fabric源码：源码提供了用于生成证书和配置 channel 的工具和测试代码

d. Go语言开发环境：源码的工具编译依赖于 Go 语言

2.    配置多节点Fabric集群

在单节点e2e_cli示例中，所有节点部署在同一个 docker-compose 的内部网络中，通过容器的7051端口进行通信。但是在多节点的情况下，容器之间不能进行直接通讯，因此需要把容器的7051端口映射到宿主机上，通过各个宿主机的7051端口来实现节点间通信。我们在每个节点中修改 docker-compose.yaml 中的 service 定义，在不同节点只启动需要的 service。例如，在节点1中只启动peer0 的 service，在节点5中仅启动 orderer 等。

3.    启动多节点Fabric集群

在各个节点上配置好 Fabric 的启动环境后，需要依次登录到节点上通过docker-compose up的方式启动 Fabric 节点。由于启动环境有依赖关系，如 peer1 以 peer0 作为发现节点，因此需要先启动 peer0 再启动 peer1 。

4.   配置channel

在 Fabric 中，channel 代表了一个私有的广播通道，保证了消息的隔离性和私密性，它由 orderer 来管理。channel 中的成员共享该 channel 的账本，并且只有通过验证的用户才能在 channel 中进行交易，与一个 channel 相关的属性记录在该channel的初始区块中，可通过 reconfiguration 交易进行更改。channel的初始区块由 create channel 交易生成，peer 向 orderer 发送该交易时会带有的 config.tx 文件，该文件定义 channel 的相关属性。

5.   发布chaincode

chaincode 是开发人员按照特定接口编写的智能合约，通过 SDK 或者 CLI 在 Fabric 的网络上安装并且初始化后，该应用就能访问网络中的共享账本。

chaincode 的生命周期如下:

a. Install（安装）

chaincode 要在 Fabric 网络上运行，必须要先安装在网络中的 peer 上，安装同时注明版本号保证应用的版本控制。

b. Instantiate（实例化）

在 peer 上安装 chaincode 后，还需要实例化才能真正激活该 chaincode 。在实例化的过程中，chaincode 就会被编译并打包成容器镜像，然后启动运行。若 chaincode 在实例化的过程中更新了数据状态，如给某个变量赋予初始值，则该状态变化会被记录在共享账本中。每个应用只能被实例化一次，实例化可在任意一个已安装该 chaincode 的 peer 上进行。

c. Invoke和query （调用和查询）

chaincode 在实例化后，用户就能与它进行交互，其中 query 查询与应用相关的状态（即只读），而 invoke 则可能会改变其状态。

d. Upgrade（升级）

在 chaincode 添加新功能或出现 bug 需要升级时，可以通过 upgrade 交易来实现。这时需要把新的代码通过install交易安装到正在运行该 chaincode

的 peer 上，安装时需注明比先前版本更高的版本号，接下来只需要向任意一个安装了新代码的 peer 发送 upgrade 交易就能更新 chaincode ，chaincode 在更新前的状态也会得到保留。

（未完待续）