以太坊区块和交易的存储结构分析
leveldb是一个key-value数据库，所有数据都是以键-值对的形式存储。key一般与hash相关，value一般是要存储的数据结构的RLP编码。区块存储时将区块头和区块体分开存储。
区块头的存储格式为：
headerPrefix + num (uint64 big endian) + hash -> rlpEncode(header)
其中key由区块头前缀、区块号（uint64大端格式）、区块hash构成，value是区块头的RLP编码。
区块体的存储格式为：
bodyPrefix + num (uint64 big endian) + hash -> rlpEncode(block body)
其中key由区块体前缀、区块号（uint64大端格式）、区块hash构成，value是区块体的RLP编码。
key中的前缀可以用来区分数据的类型，在core/database_util.go中定义了各种前缀：
headerPrefix = []byte("h") //headerPrefix + num (uint64 big endian) + hash -> header
tdSuffix = []byte("t") //headerPrefix + num (uint64 big endian) + hash + tdSuffix -> td
numSuffix = []byte("n") //headerPrefix + num (uint64 big endian) + numSuffix -> hash
blockHashPrefix = []byte("H") //blockHashPrefix + hash -> num (uint64 big endian)
bodyPrefix = []byte("b") //bodyPrefix + num (uint64 big endian) + hash -> block body
其中headerPrefix定义了区块头key的前缀为h，bodyPrefix定义了区块体key的前缀为b。
下面是存储区块头的函数：
// WriteHeader serializes a block header into thedatabase.
funcWriteHeader(db ethdb.Database, header*types.Header) error {
data,err := rlp.EncodeToBytes(header)
if err != nil {
return err
}
hash :=header.Hash().Bytes()
num :=header.Number.Uint64()
encNum:= encodeBlockNumber(num)
key := append(blockHashPrefix, hash...)
if err := db.Put(key, encNum); err != nil {
glog.Fatalf("failed to store hash to numbermapping into database: %v", err)
}
key = append(append(headerPrefix, encNum...), hash...)
if err := db.Put(key, data); err != nil {
glog.Fatalf("failed to store header intodatabase: %v", err)
}
glog.V(logger.Debug).Infof("stored header#%v [%x…]", header.Number, hash[:4])
returnnil
}
它是先对区块头进行RLP编码，encodeBlockNumber将区块号转换成大端格式，然后组装key。这里先向数据库中存储一条 区块hash->区块号 的记录，最后将区块头的RLP编码写到数据库中。
下面是存储区块体的函数：
// WriteBody serializes the body of a block intothe database.
funcWriteBody(db ethdb.Database, hash common.Hash, number uint64, body *types.Body) error {
data,err := rlp.EncodeToBytes(body)
if err != nil {
return err
}
return WriteBodyRLP(db, hash, number, data)
}
// WriteBodyRLP writes a serialized body of ablock into the database.
funcWriteBodyRLP(db ethdb.Database, hash common.Hash,number uint64, rlp rlp.RawValue)error {
key := append(append(bodyPrefix, encodeBlockNumber(number)...), hash.Bytes()...)
if err := db.Put(key, rlp); err != nil {
glog.Fatalf("failed to store block body intodatabase: %v", err)
}
glog.V(logger.Debug).Infof("stored blockbody [%x…]", hash.Bytes()[:4])
returnnil
}
WriteBody先对区块体进行RLP编码，然后调用WriteBodyRLP将区块体的RLP编码写到数据库中。WriteBodyRLP根据上面的规则组装key，然后向数据库中写入一条记录。
还有一个WriteBlock函数分别调用WriteBody和WriteHeader将区块写到数据库中。此外还有GetHeader GetBody GetBlock函数用于从数据库中读取区块。
交易存储
除了区块外，数据库中还存储了所有的交易，每条交易的存储格式如下：
txHash -> rlpEncode(tx)
txHash + txMetaSuffix -> rlpEncode(txMeta)
每条交易对应存储两条数据，一条是交易本身，一条是交易的元信息（meta）。交易以交易的hash为key、交易的RLP编码为value存储；元信息以txHash+txMetaSuffix为key、元信息的RLP编码为value存储。元信息中包含交易所在区块的区块hash、区块号、交易在区块中的索引。具体可以看WriteTransactions函数：
// WriteTransactions stores the transactionsassociated with a specific block
// into the given database. Beside writing thetransaction, the function also
// stores a metadata entry along with thetransaction, detailing the position
// of this within the blockchain.
funcWriteTransactions(db ethdb.Database,block *types.Block) error {
batch:= db.NewBatch()
// Iterate over each transaction and encode it with its metadata
for i, tx := range block.Transactions() {
// Encode and queue up the transaction for storage
data, err := rlp.EncodeToBytes(tx)
if err != nil {
return err
}
if err := batch.Put(tx.Hash().Bytes(), data); err!= nil {
return err
}
// Encode and queue up the transaction metadata for storage
meta := struct {
BlockHash common.Hash
BlockIndex uint64
Index uint64
}{
BlockHash: block.Hash(),
BlockIndex: block.NumberU64(),
Index: uint64(i),
}
data, err = rlp.EncodeToBytes(meta)
if err != nil {
return err
}
if err := batch.Put(append(tx.Hash().Bytes(), txMetaSuffix...), data); err != nil {
return err
}
}
// Write the scheduled data into the database
if err := batch.Write(); err != nil {
glog.Fatalf("failed to store transactions into database: %v", err)
}
returnnil
}
此外还有GetTransaction函数，根据交易hash从数据库中读取交易，它返回对应的交易、交易所在区块的区块hash、交易所在区块的区块号、交易在区块中的索引。