以太坊中GraphQL简介及使用

以太坊在去年升级的go-ethereum（geth）1.9.0大版本，除了性能得到大幅提升之外，引入了GraphQL，一种节点接口查询机制，用以补充JSON-RPC。

本文将会介绍GraphQL是什么，Geth为什么要引入GraphQL以及如何使用GraphQL三个方面对以太坊的GraphQL做一个介绍。

本文作者：六天

一、GraphQL是什么

GraphQL官网对GraphQL的介绍是：GraphQL 是一个用于 API 的查询语言，是一个使用基于类型系统来执行查询的服务端运行时（类型系统由你的数据定义）。GraphQL 并没有和任何特定数据库或者存储引擎绑定，而是依靠你现有的代码和数据支撑。

GraphQL有以下特点：

1、请求你所要的数据，不多不少

目前大部分的项目都是采用前后端分离的开发模式，前后端采用API进行数据交流。API返回数据往往是前后端协商定义的，而后端为了满足不同的客户端，减小后端请求的复杂性，往往会给出一些冗余数据。GraphQL很强大的一个功能就是能够指定所需要的API数据并获得可预测的结果。

2、获取多个资源，只用一个请求

在使用REST API时，我们如果需要多个资源，则会分别请求不同的接口，而使用GraphQL 可以通过一次请求就获取你应用所需的所有数据。

3、使用类型描述所有的可能

GraphQL API 基于类型和字段的方式进行组织，而非入口端点。你可以通过一个单一入口端点得到你所有的数据能力。GraphQL 使用类型来保证应用只请求可能的数据，还提供了清晰的辅助性错误信息。应用可以使用类型，而避免编写手动解析代码。

二、以太坊为什么要使用GraphQL

以太坊在EIP1767中描述了“在以太坊节点中使用GraphQL”的提案，在以太坊节点中使用GraphQL模式目的时完全替代使用JSON-RPC获取只读信息，使用GraphQL具有高可用性、一致性、高效率和面向未来的优势。

之所以引入GraphQL，是因为使用JSON-RPC有一些不足，这些不足包括：

1、对一些异常请求数据的判断的复杂性

如对空字符的判断，不同的地方对（""、“0x”、“0x0”）的判断是不同的，会导致一些不必要的工作。

2、为了返回数据全面而额外增加资源消耗

例如，我们在调用eth_getBlock时会返回totalDifficulty字段，而该字段与块头是分开存储，需要单独读取磁盘，许多调用者不需要此字段，但是RPC服务器无法知道用户是否需要此字段，只能对每次调用eth_getBlock检索此字段。

3、接口重复调用，重复浪费资源

例如，我们在发起一笔交易后，通常会以轮询的方式调用eth_getTransactionReceipt接口，来判断交易是否上链。以太坊中的交易收据作为每个块的单个二进制Blob存储在磁盘上，获取单个交易的收据需要获取并反序列化此blob，然后找到相关条目并返回，重复调用时，节点实现要重复获取和反序列化相同数据，造成资源浪费。

针对JSON-RPC的这些不足，有的同学会说，那我通过修改JSON-RPC的接口，也可以避免上边的问题，但是这样增加接口的复杂性。而API查询语言GraphQL就能很好的解决上边的问题。

三、如何使用GraphQL

3.1 开启Geth对GraphQL的支持

Geth在1.9.0及以上版本支持了GraphQL，要开启GraphQL支持，在启动Geth客户端时增加--graphql。

Geth与GraphQL相关的配置命令有：

• –graphql ，在节点中开启GraphQL服务
• –graphql.addr value，GraphQL服务地址，默认时localhost
• –graphql.port value，GraphQL服务端口号，默认8547
• –graphql.corsdomain value，GraphQL服务访问的跨域配置
• –graphql.vhosts value，主机名白名单配置

默认配置启动GraphQL服务后，在浏览器中访问http://localhost:8547
会看到如下界面。

3.2 GraphQL使用示例

GraphQL的语法详见官网，这里不赘述。https://spec.graphql.cn
另外，在GraphQL浏览器中，也有请求的示例和补全，使用起来相对比较简单。

1、查询网络区块同步状态

query {
  syncing {
    currentBlock
    highestBlock
    knownStates
    pulledStates
    startingBlock
  }
}

2、查询事件

{
  logs(filter: {fromBlock: 0,
    addresses: ["0xf105795bf5d1b1894e70bd04dc846898ab19fa62"],
    topics: [["0x0f0c27adfd84b60b6f456b0e87cdccb1e5fb9603991588d87fa99f5b6b61e670"]]}
  ) {
    transaction {
      hash
      from {
        address
      }
      block{
        number
        timestamp
      }
    }
  }
}

3、查询区块信息

query c{
  blocks(from:100, to:120) {
    number
    hash
    timestamp
  }
}

4、查询交易

{
 transaction(hash:"0x0f0c27adfd84b60b6f456b0e87cdccb1e5fb9603991588d87fa99f5b6b61e670") {
    nonce
    from {
      address
    }
    to {
      address
    }
  }
}

3.3 GraphQL对JSON-RPC的向后兼容

GraphQL实现了JSON-RPC节点接口提供的大部分只读功能。可以将现有的RPC调用映射到GraphQL查询，如下所示：

RPC	状态	描述
eth_blockNumber	已实施	{ block { number } }
eth_call	已实施	{ call(data: { to: "0x...", data: "0x..." }) { data status gasUsed } }
eth_estimateGas	已实施	{ estimateGas(data: { to: "0x...", data: "0x..." }) }
eth_gasPrice	已实施	{ gasPrice }
eth_getBalance	已实施	{ account(address: "0x...") { balance } }
eth_getBlockByHash	已实施	{ block(hash: "0x...") { ... } }
eth_getBlockByNumber	已实施	{ block(number: 123) { ... } }
eth_getBlockTransactionCountByHash	已实施	{ block(hash: "0x...") { transactionCount } }
eth_getBlockTransactionCountByNumber	已实施	{ block(number: x) { transactionCounnt } }
eth_getCode	已实施	{ account(address: "0x...") { code } }
eth_getLogs	已实施	{ logs(filter: { ... }) { ... } } 要么 { block(...) { logs(filter: { ... }) { ... } } }
eth_getStorageAt	已实施	{ account(address: "0x...") { storage(slot: "0x...") } }
eth_getTransactionByBlockHashAndIndex	已实施	{ block(hash: "0x...") { transactionAt(index: x) { ... } } }
eth_getTransactionByBlockNumberAndIndex	已实施	{ block(number: n) { transactionAt(index: x) { ... } } }
eth_getTransactionByHash	已实施	{ transaction(hash: "0x...") { ... } }
eth_getTransactionCount	已实施	{ account(address: "0x...") { transactionCount } }
eth_getTransactionReceipt	已实施	{ transaction(hash: "0x...") { ... } }
eth_getUncleByBlockHashAndIndex	已实施	{ block(hash: "0x...") { ommerAt(index: x) { ... } } }
eth_getUncleByBlockNumberAndIndex	已实施	{ block(number: n) { ommerAt(index: x) { ... } } }
eth_getUncleCountByBlockHash	已实施	{ block(hash: "0x...") { ommerCount } }
eth_getUncleCountByBlockNumber	已实施	{ block(number: x) { ommerCount } }
eth_protocolVersion	已实施	{ protocolVersion }
eth_sendRawTransaction	已实施	mutation { sendRawTransaction(data: data) }
eth_syncing	已实施	{ syncing { ... } }
eth_getCompilers	未实现	JSON-RPC中不推荐使用编译器功能。
eth_compileLLL	未实现	JSON-RPC中不推荐使用编译器功能。
eth_compileSolidity	未实现	JSON-RPC中不推荐使用编译器功能。
eth_compileSerpent	未实现	JSON-RPC中不推荐使用编译器功能。
eth_newFilter	未实现	可以在以后的EIP中指定过滤器功能。
eth_newBlockFilter	未实现	可以在以后的EIP中指定过滤器功能。
eth_newPendingTransactionFilter	未实现	可以在以后的EIP中指定过滤器功能。
eth_uninstallFilter	未实现	可以在以后的EIP中指定过滤器功能。
eth_getFilterChanges	未实现	可以在以后的EIP中指定过滤器功能。
eth_getFilterLogs	未实现	可以在以后的EIP中指定过滤器功能。
eth_accounts	未实现	帐户功能不是核心节点API的一部分。
eth_sign	未实现	帐户功能不是核心节点API的一部分。
eth_sendTransaction	未实现	帐户功能不是核心节点API的一部分。
eth_coinbase	未实现	挖掘功能将单独定义。
eth_getWork	未实现	挖掘功能将单独定义。
eth_hashRate	未实现	挖掘功能将单独定义。
eth_mining	未实现	挖掘功能将单独定义。
eth_submitHashrate	未实现	挖掘功能将单独定义。
eth_submitWork	未实现	挖掘功能将单独定义。

3.4 Quorum对GraphQL的支持

Quorum在v2.6.0版本中将Geth升级到了1.9.7,并支持GraphQL。在以太坊GraphQL服务的基础上，增加了对隐私交易的支持。

# Transaction is an Ethereum transaction.
type Transaction {
    ...
    # IsPrivate is an indicator of Quorum private transaction
    isPrivate: Boolean
    # PrivateInputData is the actual payload of Quorum private transaction
    privateInputData: Bytes
}

查询隐私交易的语法：

transaction(hash: "0x58462fa0b6074a8feb5d9b8cd0e6bb7ef4d1528471396070d9ae617c5dee40a8") {
	isPrivate
	inputData 
	privateInputData
}

四、参考

GraphQL官网：https://graphql.cn/learn/

以太坊GraphQL提案： https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-1767.md

Ethereum, meet GraphQL：https://medium.com/dsys/ethereum-meet-graphql-c28f3402fe8f