5.4 账本数据

账本数据（Ledger）是以二进制文件的形式存储的，每个账本数据存储在不同的目录下。后面的内容都是在已经区分了账本的情况下再对数据进行查询的。基于文件系统的区块存储实现了如下功能接口。

1）账本存储管理。

·提交区块到账本（AddBlock）

·获取区块链信息（GetBlockchainInfo）

·获取区块数据（RetrieveBlocks）

·关闭区块存储（Shutdown）

2）索引管理：跟踪区块和交易保存在哪个文件。

·根据哈希值获取区块（RetrieveBlockByHash）

·根据区块编号获取区块（RetrieveBlockByNumber）

·根据交易编号获取交易（RetrieveTxByID）

·根据区块编号和交易编号获取交易（RetrieveTxByBlockNumTranNum）

·根据交易编号获取区块（RetrieveBlockByTxID）

·根据交易编号获取交易验证码（RetrieveTxValidationCodeByTxID）

账本数据的所有操作都是通过区块文件管理器（blockfileMgr）实现的，定义如下：

---

type blockfileMgr struct {
   rootDir           string                     // 区块链中区块存储的根目录
   conf              *Conf                      // 配置信息
   db                *leveldbhelper.DBHandle    // 数据库指针
   index             index                      // 区块索引接口
   cpInfo            *checkpointInfo            // 区块检查点信息
   cpInfoCond        *sync.Cond                 // 条件变量
   currentFileWriter *blockfileWriter           // 当前写入区块文件的指针
   bcInfo            atomic.Value               // 区块链信息
}

---

区块文件管理器实现的功能分为几类。

1）账本数据存储管理。

·确定文件存储在哪个目录；

·确定区块存储在哪个文件。

2）检查点管理：跟踪最新持久化存储的文件。

3）索引管理：跟踪区块和交易保存在哪个文件。

5.4.1　账本数据存储

区块文件管理器创建的文件名以"blockfile_"为前缀，6位数字为后缀，后缀必须是从小到大连续的数字， 中间不能有缺失，比如blockfile_000000、blockfile_000001、blockfile_000002等。默认的区块文件大小上 限为64MB（目前这个大小在代码中是固定的，以后可能会动态调整）。一个账本能保存的最大数据量大概有61TB，这应该能满足目前绝大多数的应用了。

区块文件管理器维护一个当前写入区块文件的指针currentFileWriter，写入区块文件的数据包括两个 部分，一个是区块大小，另一个是区块数据。写入区块文件中的区块大小和区块数据都是经过序列化处理的，序列化过程见技术实现部分。如果写入区块大小和序列 化后，当前区块文件的大小超过设定值，则会写入到下一个区块文件中。创建一个新的区块检查点信息（见区块索引部分），保存到数据库中。

若写入区块文件和保存区块检查点信息的过程出现任何异常，就会根据区块检查点记录的最新区块文件偏移 latestFileChunksize（见区块索引部分），恢复区块文件到写入前的状态。多个区块数据保存到区块文件后，区块文件形成了一个非结构化的 二进制文件，它需要在区块文件外记录索引信息，才能快速地定位到区块。保存区块数据后会建立这个区块的索引，并保存到数据库中，详细的构建区块索引过程在 后面的章节会有介绍。

最后是更新区块链文件管理器维护的区块检查点信息和区块链信息。

5.4.2　账本数据读取

区块文件流（blockfileStream）和区块流（blockStream）是以数据流的方式从区块文件系 统中读取区块的，区块文件流是从单个文件中读取的，区块流可以跨不同的文件，实际的文件读取通过区块文件流来实现。区块流维护了当前的区块文件流指针，还 有当前区块文件的编号等，详细的定义如下：

---

type blockStream struct {
   rootDir           string            // 区块链中区块存储的根目录
   currentFileNum    int               // 当前读取文件区块的编号
   endFileNum        int               // 结束读取文件区块的编号
   currentFileStream *blockfileStream  // 当前区块文件流指针
}

---

可以有多个区块流同时读取区块文件以获取区块数据，读取从区块文件currentFileNum的某个偏移开始， 到区块文件endFileNum（包含整个区块文件）之间的所有区块。结束读取文件区块的endFileNum可以设置为小于0的数值，这表示读取后续所 有的区块文件，直到账本数据目录下某个区块文件不存在为止。

跟区块文件存储过程类似，读取区块数据需要先读取区块数据的大小，再读取区块数据本身。区块数据的大小是可变长的 64位数字，最大长度为8个字节。由于可变长数字序列化后最后一个字节的最高位是0，所以能从字节流中区分出区块数据大小和区块数据本身。详细的编码规则 见序列化部分。

区块迭代器（blocksItr）基于区块流，实现了获取区块数据（RetrieveBlocks）的接口。增加的一个业务逻辑是如果需要获取的区块编号还未生成，迭代器会一直等待，直到获取到指定区块或者关闭迭代器。

5.4.3　交易模拟执行

链码是可以并行执行的，执行的过程并不影响当前的状态数据库。实现的方法是在最新账本上生成一个账本数据的模拟 器，模拟执行过程生成的数据会写入模拟器的writeMap中，读取的数据写入到readMap中，最后再根据writeMap和readMap生成 TxRwSet结果。每次链码执行的时候都会生成一个新的模拟器，所以多个链码并行执行并不会相互影响，模拟执行的结果也不会直接影响当前的状态数据库， 生成的TxRwSet在提交交易的时候，只有验证通过以后才会记录到账本中。

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