Hyperledger Fabric 2.0 Gossip

本文基于 Fabric v2.0.1

一、Gossip 简介

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参见 Gossip 协议

二、Gossip 在 Fabric 中的应用

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Fabric 使用 Gossip 作为 Peer 间的数据共享网络。在其上划分 Channel 进行消息交换，主要用于 Fabric 网络成员发现、组织内区块数据交换、私有数据的分发、及同步 Peer Channel 当前状态等。

Peer 间建立连接时握手过程会交换彼此的证书、并使用对方的证书进行身份认证。

Gossip 中交换的消息类型见 message.proto

oneof content {
        // Membership
        AliveMessage alive_msg = 5;
        MembershipRequest mem_req = 6;
        MembershipResponse mem_res = 7;

        // Contains a ledger block
        DataMessage data_msg = 8;

        // Used for push&pull
        GossipHello hello = 9;
        DataDigest  data_dig = 10;
        DataRequest data_req = 11;
        DataUpdate  data_update = 12;

        // Empty message, used for pinging
        Empty empty = 13;

        // ConnEstablish, used for establishing a connection
        ConnEstablish conn = 14;

        // Used for relaying information
        // about state
        StateInfo state_info = 15;

        // Used for sending sets of StateInfo messages
        StateInfoSnapshot state_snapshot = 16;

        // Used for asking for StateInfoSnapshots
        StateInfoPullRequest state_info_pull_req = 17;

        //  Used to ask from a remote peer a set of blocks
        RemoteStateRequest state_request = 18;

        // Used to send a set of blocks to a remote peer
        RemoteStateResponse state_response = 19;

        // Used to indicate intent of peer to become leader
        LeadershipMessage leadership_msg = 20;

        // Used to learn of a peer's certificate
        PeerIdentity peer_identity = 21;

        Acknowledgement ack = 22;

        // Used to request private data
        RemotePvtDataRequest privateReq = 23;

        // Used to respond to private data requests
        RemotePvtDataResponse privateRes = 24;

        // Encapsulates private data used to distribute
        // private rwset after the endorsement
        PrivateDataMessage private_data = 25;
    }

2.1 Fabric Gossip Components

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按包结构划分 Fabric Gossip 分为以下组件：

• gossip/comm ：负责 Peer 节点间的 RPC 通信
• gossip/discovery ：Fabric 网络成员发现、管理
• gossip/election ：组织内 Peer 节点选举
• gossip/gossip ：Gossip 协议实现
• gossip/identity ：节点身份标识管理
• gossip/privdata ：私有数据处理部分
• gossip/service ：封装 Gossip 功能对位不提供服务
• gossip/state ：节点参与的 Channel 状态管理、区块数据、私有数据与本地账本的对接

Fabric Gossip 组件图如下：

图片使用 plantuml 生成，脚本见¹

2.2 从 Orderer 接收区块数据

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Fabric 中在同一组织内是由担任 Leader 角色的 Gossip Node 负责从 Orderer 接收完成排序的区块，分发给其他 Follower。需要注意 Leader 是 Pre Channel 的每个 Channel 有自己的 Leader。

Leader 有两种方式产生，通过设置 core.yaml 相应配置如下 ：

• 静态指定（静态方式下, 都设置为 false 即为 Follower）

  peer:
  	gossip:
  		useLeaderElection: false
  		orgLeader: true
  

• 动态选举产生

  peer:
  	gossip:
  		useLeaderElection: true
  		orgLeader: false
  

Leader 从 Orderer 接收区块过程如下图所示：

图片使用 plantuml 生成，脚本见¹

在 InitializeChannel 阶段初始化 deliveryService 当前节点成为 Leader 时连接 Orderer 节点接收区块数据。接收到新区块时完成基本校验后调用 GossipService 的 AddPayload 方法，在 GossipService 内部将区块数据提交给本 Channel 的 State 并通过 Gossip 接口向 Follower 传播。

2.3 区块数据的传播

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Follower 有三个途径接收区块数据：

1. Gossip / Forward 选中
   在消息单线传播时被随机选中，初始的 Leader Gossip 或后续的 Follower Forward时被选中
2. 通过 BlocksPuller 主动从其他节点获取
   BlocksPuller 会记录一定时间内的 Gossip 网络中的区块消息并与其他节点交换当前拥有的区块ID，需要时从其他节点获取
3. 通过 State 从其他节点同步
   Chain State 在进行初始化时会根据配置项（peer.gossip.state.enabled），决定是否启动 Gossip 网络的 Anti Entropy 模式，启用的情况下定时从其他节点同步区块高度。

前两种接收途径如下图蓝色路径所示：

图片使用 plantuml 生成，脚本见¹

2.4 私有数据的分发

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Fabric 中私有数据不通过 Orderer 节点，在背书阶段通过 Gossip 网络进行分发。分发的策略由 Chaincode approve 时指定的 CollectionConfig 来决定。

部分流程如下图所示：

图片使用 plantuml 生成，脚本见¹

图中只表示了私有数据的分发过程，不包含主动获取部分，在完成区块的验证之后，会在提交到账本处理前会从 背书节点 获取本地没有的私有数据。另外如果启用了 reconciler（通过配置项 peer.gossip.pvtData.reconciliationEnabled 配置）会定时查询 本地账本 确实的私有数据从其他 CollectionConfig 允许的节点获取私有数据放入 本地账本 中。

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1. fabric-gossip-diagram ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎