超级账本的最终目的是将交易记录打包为区块保存到账本中，账本模块用来保存区块，检索区块，记录账本的最终状态。本节介绍了Peer账本的初始化过程。

1. 账本对象

Fabric的orderer会将交易信息打包为Block，Peer会对Block进行校验，然后保存起来，最后修改key的最终状态，在此过程中，还会记录历史信息。因此，对于一个Peer账本来说，需要完成以下功能：

使用Ledger维护整个账本，包括区块的校验，写入，查询
使用LedgerProvider维护账本的通用配置，最终为Channel生成Ledger
使用BlockStore保存区块数据
使用VersionedDBProvider维护最终状态
使用HistoryDBProvider维护历史记录

账本相关对象

1.1 Ledger

在common/ledger/ledger_interface.go中定义了账本Ledger的接口及其基本功能，从中我们可以对Ledger的作用有个概要了解。在Fabric中，一个Channel对应着一个账本，一个账本是包含一条由交易记录组成的区块链，以及交易导致的最终状态数据库和历史数据库。下面是Ledger的主要方法：

GetBlockchainInfo() 获取当前账本的区块链信息，主要是区块链的高度，当前区块的Hash值及上一个区块的Hash值
GetBlockByNumber(blockNumber) 返回指定编号的区块
GetBlocksIterator(startBlockNumber) 获取一个从指定编号开始的迭代器，用于不断获取后续的区块
Close() 关闭账本
Commit(block) 提交区块

可以看出，Ledger主要用于提交区块，查询区块及区块链信息。其他对象中，ResultsIterator用于迭代器，可以不断查询下一个区块，QueryResult是查询结果，PrunePolicy是账本的修剪策略。

1.2 PeerLedger

PeerLedger在core/ledger/ledger_interface.go中定义，实现了1.1 Ledger中的方法，并且添加了额外的其他方法。在common/ledger中，主要是定义通用的Ledger，在core//ledger中是实现。
PeerLedger类额外实现的功能主要是通过Block中的交易txid/hash值获取区块，初次之外，提供了TxSimulator交易模拟器，QueryExecutor查询器，HistoryQueryExecutor历史查询器等功能。

1.3 PeerLedgerProvider

PeerLedgerProvider 保存了账本的通用信息，用来创建/打开账本。例如，Provider里有保存账本的BlockStoreProvider，状态数据库和历史数据库的Provider，对于新创建的通道Channel1，PeerLedgerProvider为其返回一个PeerLedger实例，用来操作Channel1的账本。从下面的主要方法中就可以看出其功能：

Create(genesisBlock) 使用创世块创建一个PeerLedger，创世块中包含了账本的相关配置信息
Open(ledgerID) 根据账本ID返回一个PeerLedger，ledgerID就是Channel的名称
Exists(ledgerID) 判断账本ID是否存在
List() 列出当前的所有账本ID

PeerLedgerProvider中包含几个属性：

保存provider信息的数据库，使用leveldb保存provider的内容，在ledgerProvider文件夹中。
blockStoreProvider 会生产BlockStore，定义如何保存区块，目前只有一种实现FSBlockSotre，其将区块数据保存到文件系统中。
VersionedDBProvider 提供VersionDB的处理类，用于保存账本key值的最终状态。
HistoryDBProvider 提供HistoryDB的处理类，用于保存key的历史记录。

2.账本初始化

使用peer start启动peer节点时，首先会初始化与账本相关的对象，主要代码在ledger_mgmt.go中，主要就是创建一个PeerLedgerProvider。
kvLedger是PeerLedger的实现类，由其创建PeerLedgerProvider，主要逻辑为：

获取peer.fileSystemPath配置的路径，在内部的ledgersData/ledgerProvider文件夹初始化一个leveldb的数据库，保存到idStore中。idStore用于维护账本id相关信息。
在保存区块的过程中，为了快速检索区块，需要建立索引，因此，创建了一个indexConfig，指定了需要建立索引的字段数组
生成blockStoreProvider，指定存储区块的路径，每个区块文件的最大大小，索引配置信息
初始化VersionedDBProvider，根据配置返回leveldb和couchdb的provider
初始化HistoryDBProvider
构造PeerLedgerProvider，准备返回
最后一步，查看是否存在创建账本时发生崩溃的账本id，如果存在的话，需要恢复，在Create()创建账本时会设置这个flag，内容为账本id，成功创建后会删除这个flag。因此如果中途程序崩溃，会留下这个flag。恢复的逻辑是重新创建KVLedger，使用blockStore从文件中获取blockchaininfo，如果高度为0,说明还没有提交创世块，删除flag即可，如果高度为1,已经提交创世块，使用idStore维护账本id，其他情况说明账本已经创建了。

3. idStore

idStore定义在kv_ledger_provider.go中，内部包含一个用于操作leveldb的成员db，初始化账本的时候，会为provider创建一个leveldb数据库，主要功能：

underConstructionFlag 操作underConstructionLedgerKey，这个key用来记录账本创建过程中是否发生了异常，发生异常时会有补偿机制重建账本。
在PeerLedgerProvider使用Create(genesisBlock *common.Block)创建PeerLedger时，会将账本的id和创世块内容组成键值对保存在数据库中。
获取所有的账本id，遍历数据库的key，如果是账本id的前缀，则说明有这个账本，存放在返回的list中。

4.BlockStore

BlockStore定义在common/ledger/blkstorage/blockstorage.go中，只有一个实现fsblkstorage，在文件系统中保存区块。这是账本机制的重要组成部分，PeerLedger的实现kvLedger中的大部分操作都是使用的BlockStore，VersionedDB和HistroyDB。

下面是BlockStore接口的方法，可以看到，主要是添加取款，获取区块链信息，检索区块的功能。

type BlockStore interface {
    AddBlock(block *common.Block) error
    GetBlockchainInfo() (*common.BlockchainInfo, error)
    RetrieveBlocks(startNum uint64) (ledger.ResultsIterator, error)
    ......
    Shutdown()
}

fs_blockstore.go中的fsBlockStore实现了BlockStore，在文件系统中保存区块。需要注意的是fsBlockStore中有一个blockfileMgr，里面负责具体的文件操作。

4.1 blockfileMgr

blockfileMgr定义在blockfile_mgr.go中，用来管理将Block写入文件，建立索引，获取Block。blockfileMgr中有如下几个重要的组件，用来帮助完成存储Block的操作。
blockfileWriter
blockfileWriter用于将数据写入文件，由于fsBlockStore将区块保存到了多个文件中，blockfileWriter记录了写入文件的文件夹和操作当前文件的os.File

checkpointinfo
checkpointInfo定义在blockfile_mgr.go中，用来记录当前最后一个文件的序号，已写入文件的字节数，最后一个Block的编号信息。checkpointinfo会被保存在数据库中，每次初始化时，可以从数据库中读出，更新Block时，需要更新checkpointinfo并更新数据库。

BlockchainInfo
BlockchainInfo记录了区块链的状态，如高度，最后一个Block的Hash等

blockIndex

blockIndex用来建立索引，indexBlock

4.2 提交Block

blockfileMgr的addBlock负责添加Block，主要逻辑为：

校验区块编号，必须与BlockChain的高度相同，例如：区块链现有3个区块，编号分别为0-1-2，高度为3,那么新添加的Block编号需要是3。
使用protobuf将Block序列化，Block的结构为

common.Block
  - BlockHeader
      - Number  > 区块编号
      - PrevHash > 上一个区块的Hash
      - DataHash  > BlockData的Hash
  - BlockData 
      - txEnvelope  > 一个交易
        - Payload 
          - Header  > 头
            - ChannelHeader  > 类型 版本和ChannelID
            - SignatureHeader > 签名头
        - Signature  
          - Creator  > 创建者
          - Nonce   >  随机数
  - BlockMetadata

在序列化的过程中，可以提取出Block的交易id列表，元数据等信息，保存在serializedBlockInfo中;还可以计算出区块占用的字节数。

计算Block的Hash值，逻辑为将Block的编号，上一个Block的Hash和当前区块的DataHash使用ASN.1 编码为byte[]，然后再使用SHA-256生成当前区块的Hash值。
将Block的byte数组（记为A）写入文件，写入内容为B：A的长度+A的内容，那么B的大小就是要写入文件的总大小，由于每个文件有大小限制，如果剩余的文件容量不足以支持写入，就重新创建一个文件并写入。blockfileMgr中维护了checkpointinfo，内部记录了账本当前所处于的文件及offset，每次写入之后，都会修改checkpointinfo信息。
在写入数据期间，如果发生error，会将文件恢复到写入之前的状态，并抛出异常。
更新checkpointInfo的信息，并保存到数据库中。
写入成功后，使用blockIndex，创建索引，这样可以根据block编号，hash值，交易id快速定位到Block所在文件的位置
添加Block后，BlockChainInfo最后一个Block发生变化，更新这些信息，。

Fabric源码分析-账本机制01