Fabric 1.0原始碼分析(19) Ledger #statedb（狀態資料庫）

尹成發表於2018-05-20
# Fabric 1.0原始碼筆記 之 Ledger #statedb（狀態資料庫）

## 1、statedb概述

statedb，或VersionedDB，即狀態資料庫，儲存了交易（transaction）日誌中所有鍵的最新值，也稱世界狀態（world state）。
可選擇基於leveldb或cauchdb實現。

statedb，程式碼分佈在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb目錄下，目錄結構如下：
* statedb.go，定義了核心介面VersionedDBProvider、VersionedDB、ResultsIterator和QueryResult，以及UpdateBatch和nsIterator結構體及方法。
* util.go，包括工具函式EncodeValue和DecodeValue的實現。
* stateleveldb目錄，VersionedDBProvider和VersionedDB介面的leveldb版本實現，即stateleveldb.VersionedDBProvider和stateleveldb.versionedDB結構體及方法。
* statecouchdb目錄，VersionedDBProvider和VersionedDB介面的couchdb版本實現，即statecouchdb.VersionedDBProvider和statecouchdb.VersionedDB結構體及方法。

## 2、核心介面定義

VersionedDBProvider介面定義：

```go
type VersionedDBProvider interface {
    GetDBHandle(id string) (VersionedDB, error) //獲取VersionedDB控制程式碼
    Close() //關閉所有 VersionedDB 例項
}
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/statedb.go
```

VersionedDB介面定義：

```go
type VersionedDB interface {
    //獲取給定名稱空間和鍵的值
    GetState(namespace string, key string) (*VersionedValue, error)
    //在單個呼叫中獲取多個鍵的值
    GetStateMultipleKeys(namespace string, keys []string) ([]*VersionedValue, error)
    //返回一個迭代器, 其中包含給定鍵範圍之間的所有鍵值（包括startKey，不包括endKey）
    GetStateRangeScanIterator(namespace string, startKey string, endKey string) (ResultsIterator, error)
    //執行給定的查詢並返回迭代器
    ExecuteQuery(namespace, query string) (ResultsIterator, error)
    //批處理應用
    ApplyUpdates(batch *UpdateBatch, height *version.Height) error
    //返回statedb一致的最高事務的高度
    GetLatestSavePoint() (*version.Height, error)
    //測試資料庫是否支援這個key（leveldb支援任何位元組, 而couchdb只支援utf-8字串）
    ValidateKey(key string) error
    //開啟db
    Open() error
    //關閉db
    Close()
}
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/statedb.go
```

ResultsIterator和QueryResult介面定義：

```go
type ResultsIterator interface {
    Next() (QueryResult, error)
    Close()
}

type QueryResult interface{}
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/statedb.go
```

補充CompositeKey、VersionedValue和VersionedKV結構體：

```go
type CompositeKey struct {
    Namespace string //名稱空間
    Key string //Key
}

type VersionedValue struct {
    Value []byte //Value
    Version *version.Height //版本
}

type VersionedKV struct {
    CompositeKey //嵌入CompositeKey
    VersionedValue //嵌入VersionedValue
}
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/statedb.go
```

nsUpdates結構體及方法：

```go
type nsUpdates struct {
    m map[string]*VersionedValue //string為Key
}

func newNsUpdates() *nsUpdates//構造nsUpdates
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/statedb.go
```

UpdateBatch結構體及方法：

```go
type UpdateBatch struct {
    updates map[string]*nsUpdates //string為Namespace
}

//構造UpdateBatch
func NewUpdateBatch() *UpdateBatch
//按namespace和key獲取Value
func (batch *UpdateBatch) Get(ns string, key string) *VersionedValue
//按namespace和key新增Value
func (batch *UpdateBatch) Put(ns string, key string, value []byte, version *version.Height)
//按namespace和key刪除Value，即置為nil
func (batch *UpdateBatch) Delete(ns string, key string, version *version.Height)
//按namespace和key查詢是否存在
func (batch *UpdateBatch) Exists(ns string, key string) bool
//獲取更新的namespace列表
func (batch *UpdateBatch) GetUpdatedNamespaces() []string
//按namespace獲取nsUpdates
func (batch *UpdateBatch) GetUpdates(ns string) map[string]*VersionedValue
//構造nsIterator
func (batch *UpdateBatch) GetRangeScanIterator(ns string, startKey string, endKey string) ResultsIterator
//按namespace獲取或建立nsUpdates
func (batch *UpdateBatch) getOrCreateNsUpdates(ns string) *nsUpdates
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/statedb.go
```

nsIterator結構體及方法：

```go
type nsIterator struct {
    ns string //namespace
    nsUpdates *nsUpdates //batch.updates[ns]
    sortedKeys []string //nsUpdates.m中key排序
    nextIndex int //startKey
    lastIndex int //endKey
}

//構造nsIterator
func newNsIterator(ns string, startKey string, endKey string, batch *UpdateBatch) *nsIterator
func (itr *nsIterator) Next() (QueryResult, error) //按itr.nextIndex獲取VersionedKV
func (itr *nsIterator) Close() // do nothing
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/statedb.go
```

## 3、statedb基於leveldb實現

### 3.1、VersionedDB介面實現

VersionedDB介面實現，即versionedDB結構體，定義如下：

```go
type versionedDB struct {
    db *leveldbhelper.DBHandle //leveldb
    dbName string //dbName
}
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/stateleveldb/stateleveldb.go
```

涉及方法如下：

```go
//構造versionedDB
func newVersionedDB(db *leveldbhelper.DBHandle, dbName string) *versionedDB
func (vdb *versionedDB) Open() error // do nothing
func (vdb *versionedDB) Close() // do nothing
func (vdb *versionedDB) ValidateKey(key string) error // do nothing
//按namespace和key獲取Value
func (vdb *versionedDB) GetState(namespace string, key string) (*statedb.VersionedValue, error)
//在單個呼叫中獲取多個鍵的值
func (vdb *versionedDB) GetStateMultipleKeys(namespace string, keys []string) ([]*statedb.VersionedValue, error)
//返回一個迭代器, 其中包含給定鍵範圍之間的所有鍵值（包括startKey，不包括endKey）
func (vdb *versionedDB) GetStateRangeScanIterator(namespace string, startKey string, endKey string) (statedb.ResultsIterator, error)
//leveldb不支援ExecuteQuery方法
func (vdb *versionedDB) ExecuteQuery(namespace, query string) (statedb.ResultsIterator, error)
//批處理應用
func (vdb *versionedDB) ApplyUpdates(batch *statedb.UpdateBatch, height *version.Height) error
//返回statedb一致的最高事務的高度
func (vdb *versionedDB) GetLatestSavePoint() (*version.Height, error)
//拼接ns和key，ns []byte{0x00} key
func constructCompositeKey(ns string, key string) []byte
//分割ns和key，分割符[]byte{0x00}
func splitCompositeKey(compositeKey []byte) (string, string)
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/stateleveldb/stateleveldb.go
```

func (vdb *versionedDB) ApplyUpdates(batch *statedb.UpdateBatch, height *version.Height) error程式碼如下：

```go
dbBatch := leveldbhelper.NewUpdateBatch()
namespaces := batch.GetUpdatedNamespaces() //獲取更新的namespace列表
for _, ns := range namespaces {
    updates := batch.GetUpdates(ns) //按namespace獲取nsUpdates
    for k, vv := range updates {
        compositeKey := constructCompositeKey(ns, k) //拼接ns和key
        if vv.Value == nil {
            dbBatch.Delete(compositeKey)
        } else {
            dbBatch.Put(compositeKey, statedb.EncodeValue(vv.Value, vv.Version))
        }
    }
}
//statedb一致的最高事務的高度
dbBatch.Put(savePointKey, height.ToBytes()) //var savePointKey = []byte{0x00}
err := vdb.db.WriteBatch(dbBatch, true)
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/stateleveldb/stateleveldb.go
```

### 3.2、ResultsIterator介面實現

ResultsIterator介面實現，即kvScanner結構體及方法。

```go
type kvScanner struct {
    namespace string
    dbItr iterator.Iterator
}

//構造kvScanner
func newKVScanner(namespace string, dbItr iterator.Iterator) *kvScanner
//迭代獲取statedb.VersionedKV
func (scanner *kvScanner) Next() (statedb.QueryResult, error)
func (scanner *kvScanner) Close() //釋放迭代器
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/stateleveldb/stateleveldb.go
```

### 3.3、VersionedDBProvider介面實現

VersionedDBProvider介面實現，即VersionedDBProvider結構體及方法。

```go
type VersionedDBProvider struct {
    dbProvider *leveldbhelper.Provider
}

func NewVersionedDBProvider() *VersionedDBProvider //構造VersionedDBProvider
//獲取statedb.VersionedDB
func (provider *VersionedDBProvider) GetDBHandle(dbName string) (statedb.VersionedDB, error)
func (provider *VersionedDBProvider) Close() //關閉statedb.VersionedDB
//程式碼在core/ledger/kvledger/txmgmt/statedb/stateleveldb/stateleveldb.go
```

## 4、statedb基於cauchdb實現

暫略，待補充。






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