Substrate中session模块分析
Session模块能够让验证者去管理它们的session key，提供一个方法去改变session长度，和处理session轮流。
Session：会话是一段有一组常量出块认证者的时间。出块认证者只能在会话更改时加入或退出验证器集。它是用区块数来度量的。某个区块里会话结束由
ShouldSessionEndTrait决定。当会话结束时，可以通过OnSessionEnding实现选择一个新的区块认证者集合。Session key：一个会话密钥实际上是几个保存在一起的密钥，它们提供了网络出块认证者在执行其职责时所需的各种签名功能。
Validator ID：每个账号有一个相对应的validator ID，对于一些简单的抵押系统，这能够跟account ID发挥一样的作用，对于使用stash/控制者模型的抵押系统中，validator ID将是控制者的stash账号ID。
Session key configuration process：使用
set_key设置会话密钥以供下一个会话使用。它存储在NextKeyFor中，这是调用者的ValidatorId和提供的会话密钥之间的mapping。set_key允许用户在被选择为出块认证者之前设置他们的会话密钥。它是一个公共调用，因为它使用ensure_signed，它检查源帐户是否是签名帐户。因此，存储在NextKeyFor中的原始帐户ID不一定与出块作者或者出块认证者关联。帐户的会话密钥在帐户余额为零时被删除。Validator set session key configuration process：在每个会话中，我们迭代当前出块认证者帐户id集，以检查是否在前一个会话中使用
set_key为它创建了会话密钥。如果当时我们调用set_authority并将其传递给一组会话密钥(每一个相关的帐户ID)作为新的会话密钥出块认证者集合。最后,如果当前出块节点的会话密钥不匹配任何会话密钥，存储其出块验证节点索引在AuthorityStorageVecmapping中,然后更新mapping会话密钥和更新保存的原始出块节点列表在必要时(见https://github.com/paritytech/substrate/issues/1290)。注意:出块节点存储在Consensus模块中。它们由来自session模块的出块认证者帐户ID索引表示，并使用会话密钥分配会话长度。Session length change process：在下一个会话开始时，我们分配一个会话索引并记录会话启动时的时间戳。如果‘NextSessionLength’记录在前一个会话中，我们将它记录为新会话长度。另外，如果新会话的长度与下一个会话的长度不同，那么我们将记录“LastLengthChange”。
Session rotation configration：配置为
normal(可奖励的session，奖励将可以被应用)或exceptional(可惩罚)会话轮换。Session rotation process：使用
on_finalize方法在当前会话的最后一个区块结束时更改会话。它可以由一个origin调用，也可以从每个区块末尾的另一个运行时模块内部调用。
Session模块在Substrate中被设计用来做如下的事情：
为验证者集合参与下一轮session设置session keys。
设置session的长度。
在normal或者exceptional session轮换中配置和切换。
set_key:在下轮session中为验证者设置session key。set_length:在下一轮session改变的时候设置一个新的被应用的session长度。force_new_session:强制开启一个新的session，其应该被认为是normal或者exception轮换。on_finalize:当一个区块要finalized的时候被调用，如果这个区块是这个session的最后一个区块，那么要转换session。validator_count: 获取现在的验证者数量。last_length_change: 当session长度上一次改变时，获取当时的区块高度。apply_force_new_session:强制开启一个新的session，能够被其它runtime的modules调用。set_validators: 设置现在的验证者集合，只能够被抵押模块调用。check_rotate_session: 转换session和应用奖励，如果有必要的话。当抵押模块更新认证出块者到新的验证者人集合后，此方法能够被调用。rotate_session:更改到下一个session，注册新的认证出块人集合，更新session keys，如果可被应用的session长度被改变了，要颁布这种改变。ideal_session_duration:获取一个理想session的时间。blocks_remaining:现在这个session还剩下多少区块高度就要进入下一个session了。
- trait SholdEndSession
- fn should_end_session(now: BlockNumber) -> bool;
/// Period是session的固定区块时间，第一个session会有`Offset`的长度，接下来的session会有`period`的长度。随着session不断增长，Offset是不断增加的。
pub struct PeriodicSessions(PhantomData<(Period, Offset)>);
- pub trait OnSessionEnding
- fn on_session_ending(ending_index:SessionIdex,will_apply_at:SessionIndex) -> Option
- fn on_session_ending(ending_index:SessionIdex,will_apply_at:SessionIndex) -> Option
-
pub trait OneSessionHandler
- fn on_genesis_session
- fn on_new_session
- fn on_before_session_ending
- fn on_disabled
-
pub trait SelectInitialValidators
- fn select_inital_validators() -> Option
- fn select_inital_validators() -> Option
- pub trait OneSessionHandler
: BoundToRuntimeAppPublic - fn on_genesis_session
- fn on_new_session
- fn on_before_session_ending
- fn on_disabled
Store
/// 现在的出块验证者集合
Validators get(fn validators): Vec;
/// 现在session的索引
CurrentIndex get(fn current_index): SessionIndex;
/// 如果底层经济特征或者出块验证者权重友改变，在这个出块认证者队列中，返回True
QueuedChanged: bool;
/// 下一个session的队列keys，当下一个session开启，这些keys会被用来决定队列中出块认证者的session keys
QueuedKeys get(fn queued_keys): Vec<(T::ValidatorId, T::Keys)>;
/// 失效出块认证者的目录
/// 这个集合会被清理掉，当`on_session_ending`返回一个新的身份集合
DisabledValidators get(fn disabled_validators): Vec;
/// 下一个session，某个出块验证者的session keys
NextKeys: double_map hasher(twox_64_concat) Vec, blake2_256(T::ValidatorId) => Option;
/// 一个session key的所有者
KeyOwner: double_map hasher(twox_64_concat) Vec, blake2_256((KeyTypeId, Vec)) => Option;
Event
decl_event!(
pub enum Event {
/// 新的session发生了
NewSession(SessionIndex),
}
);
Module
decl_module! {
fn set_keys(origin,keys:T::Keys,proof: vec) ->Result
fn on_initialize(n: T::BlockNumber){
if T::ShouldEndSession::should_end_session(n) {
Self::rotate_session();
}
}
}
session模块有一个辅助性模块historical模块。用来追踪历史性session记录的，在实现区块链的时候，需要在之前若干个session中，出块认证者都能够被保留可被惩罚的状态，这是需要记录历史session记录的。
相比于记录所有session数据，historical采用了只记录默克尔tries的roots数据，这些roots保留了session数据。
这些roots和所包含的证明能够在任何时候被生成，在现在session的过程中，然后，在报告不诚实行为的时候，这些证明能够反哺共识模块。
/// 历史session目录，key是session的索引，value是session-data，主要是root hash和validator数量
HistoricalSessions get(fn historical_root): map SessionIndex => Option<(T::Hash, ValidatorCount)>;
/// value是session的索引，value是废弃掉的validator及其FullIdentification
CachedObsolete get(fn cached_obsolete): map SessionIndex => Option>;
/// 存储的session索引，[first,last)
StoredRange: Option<(SessionIndex, SessionIndex)>;
staking模块中：
impl session::OnSessionEnding for Module {
fn on_session_ending(_ending: SessionIndex, start_session: SessionIndex) -> Option> {
Self::new_session(start_session - 1).map(|(new, _old)| new)
}
}
impl OnSessionEnding>> for Module {
fn on_session_ending(_ending: SessionIndex, start_session: SessionIndex)
-> Option<(Vec, Vec<(T::AccountId, Exposure>)>)>
{
Self::new_session(start_session - 1)
}
}
重点调用Self::new_session():
/// 上一个session刚刚结束，为下一个session提供validator集合，如果是一个era的结束，还提供前一个session的validator集合的exposure
fn new_session(session_index: SessionIndex)
-> Option<(Vec, Vec<(T::AccountId, Exposure>)>)>
{
let era_length = session_index.checked_sub(Self::current_era_start_session_index()).unwrap_or(0);
match ForceEra::get() {
Forcing::ForceNew => ForceEra::kill(),
Forcing::ForceAlways => (),
Forcing::NotForcing if era_length >= T::SessionsPerEra::get() => (),
_ => return None,
}
let validators = T::SessionInterface::validators();
let prior = validators.into_iter()
.map(|v| { let e = Self::stakers(&v); (v, e) })
.collect();
Self::new_era(session_index).map(move |new| (new, prior))
}
Substrate几个核心问题
-
出块节点的门槛？
fn bond(origin, controller:, payee: RewardDestination ) { let stash = ensure_signed(origin)?; if