区块链系列----比特币go语言源码-BTCD整体架构
前言
笔者一直致力于区块链底层技术研究。本文将讲下第一代区块链(比特币)，go语言版本BTCD源码整体架构。
如果你是刚入门区块链技术，那么笔者建议可以先学习下blockchain_go。
blockchain_go:一个简单的go语言实现的区块链工程（A simplified blockchain implementation in Golang）
blockchain_go将从区块(Block)，工作证明机制(Pow)，数据存储(BoltDB)，UTXO，地址(address)，网络(P2P)等方面讲解区块链基础版本的实现。
BTCD 是用go语言实现的完整节点的比特币实现。
BTCD和Bitcoin Core之间的区别是Btcd不包括钱包(wallet)功能，即交易部分。这是一个有意义的设计决策，可以通过Etcd同步比特币区块和挖矿。
架构
Btcd包括部分P2P网络、BlockChain、交易池TxPool、挖矿Pow、Rpc接口。
1.P2P网络：
地址管理、连接管理、协议数据。
地址管理：p2p连接地址的管理，包括未连接地址和连接成功地址。
连接管理：通过tcp协议连接外部节点，打开自己的tcp服务器；同时用于接收比特币协议数据(Peer.go inHandler())
同步管理器：用于统一处理各个节点发送和接收到的数据，以便同步区块链和同步交易。
2.BlockChain
BlockChain(区块链)包括ffldb存储，数据结构和Chain基本逻辑。
ffldb存储：是基于goleveldb(嵌入式数据库leveldb的go语言版本)，开发了上成api。
数据结构：顾名思义包括BlockChain的地址数据结构，块数据结构，链的数据结构。还包括Merkle树的逻辑，椭圆曲线算法的接口，比特币脚本Script逻辑。
3.交易池TxPool
交易池TxPool是用来管理所有接收到的交易Tx。
pool map[chainhash.Hash]*TxDesc //交易池
orphans map[chainhash.Hash]*orphanTx //孤立交易池4.挖矿Pow
定时获取交易池TxPool中的交易池Tx 算出头Hash，遍历*maxExtraNonce*int64数，输出一定难度值的hash值。
CPUMiner.go generateBlocks方法。启动及目录结构
1.启动btcd
配置sample-btcd.conf文件，到btcd.exe 同一级目录
[Application Options]
rpcuser=myuser
rpcpass=SomeDecentp4ssw0rd
datadir=D:/btcd/data
logdir=D:/btcd/logs
configfile=D:/btcd/config/btcd.conf
rpccert=D:/btcd/config/rpc.cert
rpckey=D:/btcd/config/rpc.key
debuglevel=debug启动btcd
.\btcd.exe 2.启动客户端btcctl
配置btcctl.conf文件，到btcctl.exe 同一级目录
[Application Options]
rpcuser=WD6r9pYx/q8k/rywvrwclShlHd4=
rpcpass=bjKKPvzWEaQbNpgo3Ium5YB0N38=
rpccert=D:/btcd/config/rpc.cert
启动btcctl：
getinfo启动一个指令，其他指令请执行.\btcctl.exe -l
.\btcctl.exe -C .\btcctl.conf getinfo3.目录结构
addmgr - 地址管理
blockchain - 实现比特币区块处理和链选择规则
blockchain / fullblocktests - 提供一组用于测试共识验证规则的块测试
btcec - 实现对比特币脚本所需的椭圆曲线密码函数的支持
btcjson - 为底层的JSON-RPC命令和返回值提供一个扩展的API
chaincfg/chainhash - 提供通用的散列类型和相关函数，允许抽象特定的散列算法。
connmgr - 链接管理器
database - 为比特币区块链提供数据库接口,实现了ffldb
mempool - 未发掘的比特币交易池。
mining - pow挖矿
netsync - 同步管理器，同步区块链和交易
peer - 创建和管理比特币对等网络，及上行下行数据包的处理
rpcclient - 实现一个强大且易于使用的支持Websocket的比特币JSON-RPC客户端
txscript - 实现比特币交易脚本语言
wire - 实现比特币网络协议启动过程
btcd的运行过程主要在server.start
1.启动s.peerHandler():
1.启动地址管理器addrManager (savePeers 保存地址)
addrManager.go
peersFile //保存在文件中的连接节点信息
addrIndex //addrNew 与 addrTried地址集合
addrNew //map[桶树编号][地址map集合]，未被确定可连接的集合
addrTried //连接成功集合
nTried //addrTried大小
nNew //addrNew大小knownaddress.go
attempts //连接次数
lastattempt //最后一次连接时间
lastsuccess //最后一次成功连接时间
refs //节点被连接次数2.启动同步管理器syncManager， blockHandler接收数据
manager.go
txMsg //交易信息
blockMsg //下载的块消息
invMsg //区块和交易的哈希值
headersMsg //header消息
processBlockMsg //挖到新块3.启动连接管理 connManage
connHandler
开启监听handleConnected与handleDisconnected服务，connReq链接成功的去调用OnConnection，由outboundPeerConnected处理请求
listenHandler
OnAccept开启服务，由inboundPeerConnected处理请求
NewConnReq
Connect链接线上节点
4.启动Peer服务
//peer 链接监控
go p.stallHandler()
//接受其他节点发送的报文
go p.inHandler()
//需要发送的报文需由queueHandler处理后发送至其他节点
go p.queueHandler()
//发送报文
go p.outHandler()
//心跳检测
go p.pingHandler()2.启动rpc:
go s.rebroadcastHandler()// 确保用户提交的tx 上链
s.rpcServer.Start() //开启http和websocket请求3.启动挖矿:
s.cpuMiner.Start()4.block同步，Tx同步
节点链接到一个线上节点后，就开始同步区块。
同时节点会把未确定交易下载到TxPool
tx(ProcessTransaction)处理流程:
1. handleTxMsg 处理交易入口
2. 检测该交易Hash是否已经存在于交易池或者孤立池
3. 检查交易大小金额是否正确，标准交易验证
4. 检查是否有双花
5. 检查交易输入是否有效、签名等
6. 将交易封装加入到交易池，更新lastUpdate
7. 如果输入不存在，则进入孤立交易处理流程总结
以上别说笔者是Btcd架构和启动过程的大致理解，可能不是很到位。后续笔者将对Btcd数据同步和挖矿做详细的介绍。
作者：niyuelin(区块链极客，一直致力于区块链底层技术的研究)
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