以太坊源码解读（4）Block类及其储存

一、Block类

type Block struct {
        /******header*******/
	header       *Header
        /******header*******/

        /******body*********/
	uncles       []*Header
	transactions Transactions
        /******body*********/

	// caches
	hash atomic.Value
	size atomic.Value

	// Td is used by package core to store the total difficulty
	// of the chain up to and including the block.
	td *big.Int

	// These fields are used by package eth to track
	// inter-peer block relay.
	ReceivedAt   time.Time
	ReceivedFrom interface{}
}

block类实际上就只有两个部分，header和body。其他的如hash、size、td等都是在接受和验证区块后产生的内容，实际上向全网公布的时候block就只有header和body（uncles和transactions）。

Header里有哪些内容呢？

type Header struct {
	ParentHash  common.Hash    `json:"parentHash"       gencodec:"required"`
	UncleHash   common.Hash    `json:"sha3Uncles"       gencodec:"required"`
	Coinbase    common.Address `json:"miner"            gencodec:"required"`
	Root        common.Hash    `json:"stateRoot"        gencodec:"required"`
	TxHash      common.Hash    `json:"transactionsRoot" gencodec:"required"`
	ReceiptHash common.Hash    `json:"receiptsRoot"     gencodec:"required"`
	Bloom       Bloom          `json:"logsBloom"        gencodec:"required"`
	Difficulty  *big.Int       `json:"difficulty"       gencodec:"required"`
	Number      *big.Int       `json:"number"           gencodec:"required"`
	GasLimit    uint64         `json:"gasLimit"         gencodec:"required"`
	GasUsed     uint64         `json:"gasUsed"          gencodec:"required"`
	Time        *big.Int       `json:"timestamp"        gencodec:"required"`
	Extra       []byte         `json:"extraData"        gencodec:"required"`
	MixDigest   common.Hash    `json:"mixHash"          gencodec:"required"`
	Nonce       BlockNonce     `json:"nonce"            gencodec:"required"`
}

1）ParentHash：前一个区块的hash
2）UncleHash：叔区块hash，如果有多个叔区块就加到一起
3）Coinbase：矿工账户
4）Root：StateDB中的“state Trie”的根节点的RLP哈希值。
5）TxHash：“tx Trie”的根节点的RLP哈希值。
6）ReceiptHash： "Receipt Trie”的根节点的RLP哈希值。
7）Bloom：Bloom过滤器(Filter)，用来快速判断一个参数Log对象是否存在于一组已知的Log集合中。
8）Difficulty：难度值
9）Number：区块号
10）GasLimit：区块内所有Gas消耗的理论上限。该数值在区块创建时设置，与父区块的GasUsed有关。
11）GasUsed：区块内所有Transaction执行时所实际消耗的Gas总和。
12）Time：时间戳
13）Extra：额外信息
14）Nonce：pow产生的数值，也可以用于验证矿工的工作

二、Root、TxHash、ReceiptHash

在比特币中，区块body中的交易通过merkle tree的形式组织，然后将merkle root存在block header中。

而在以太坊中不是merkle-tree，而是Merkle-PatricaTrie(MPT)结构，而且存在三棵树：state Trie、tx Trie、Receipt Trie。

首先，在StateDB中，每个账户以stateObject对象表示，所有账户对象可以逐个插入一个Merkle-PatricaTrie(MPT)结构里，形成“state Trie”。其次，Block的transactions中所有的tx对象，被逐个插入一个MPT结构，形成“tx Trie”。最后，所有Transaction执行完后会生成一个Receipt数组，这个数组中的所有Receipt被逐个插入一个MPT结构中，形成"Receipt Trie"。

上图中表示的意思是，首先一个区块的几个重要部分分开储存在leveldb中，header、body、receipts以RLP编码的形式储存在数据库中，key都是用num+key构成的。另外，我们可以通过‘h’+num+hash+'t'查询区块链的总难度td；‘H’+hash可以查询到blocknumber；在知道num的情况下可以查询‘h’+num+‘n’对应的区块链上的hash（即不在规范链上的区块可能也有该num，但是无法通过这个key查询到）；在仅仅知道hash的情况下，通过‘l’+hash来查询区块hash+区块号+交易编码的编码值，这样的值仅仅储存规范链上的区块，所以我们可以快速的查看某hash对应的区块是否在规范链上。

key	value
'h' + num +hash	header的RLP编码值
'b' + num +hash	body的RLP编码值
'r' + num +hash	receipt的RLP编码值
'h' + num + hash + 't'	截止该区块的总难度值
'h' + num + 'n'	区块号对应的规范链上的区块的hash（规范链 ）
'H' + hash	Header对应的block number（规范链）
'l' + hash	【区块hash、区块号num、交易编号】的编码值，是交易查询入口（规范链）

这些信息都在强烈的暗示，num(Number)和hash是Block最为重要的两个属性：num用来确定Block在整个区块链中所处的位置，hash用来辨识惟一的Block/Header对象。

通过以上的设计，Block结构体的所有重要成员，都被存储进了底层数据库。当所有Block对象的信息都已经写进数据库后，我们就可以使用BlockChain结构体来处理整个块链。