在HyperLedger Fabric中啟用CouchDB作為State Database

深藍發表於2017-07-01
Database

回顧一下我之前的一篇部落格，在Fabric 1.0中，我們存在3種型別的資料儲存，一種是基於檔案系統的區塊鏈資料，這個跟比特幣很像，比特幣也是檔案形式儲存的。Fabric1.0中的區塊鏈儲存了Transaction訂單讀寫集。而讀寫集到底是讀什麼？寫什麼？其實就是我們的State Database，也叫做World State，裡面以鍵值對的方式儲存了我們在ChainCode中操作的業務資料。另外還有就是對歷史資料和區塊鏈索引的資料庫。

區塊鏈是檔案系統，這個目前不支援更改，歷史資料和區塊鏈的索引是LevelDB，這個也不能更改。而對於State Database，由於和業務相關，所以提供了替換資料庫，目前支援預設的LevelDB和使用者可選擇的CouchDB。這裡要說到2點，一個是在0.6的時候其實用的RockDB，但是由於License的考慮，所以在1.0改成了LevelDB。另外就是CouchDB也不一定是最優的，很多人還考慮到MongoDB或者MySQL等，但是由於現在Fabric那邊開發資源有限，所以在1.0還不會做，以後可能會實現。

CouchDB安裝

下面我們來說一說這個CouchDB。

CouchDB是一個完全域性域RESTful API的鍵值資料庫，也就是說我們不需要任何客戶端，只需要通過HTTP請求就可以運算元據庫了。LevelDB是Peer的本地資料庫，那麼肯定是和Peer一對一的關係，那麼CouchDB是個網路資料庫，應該和Peer是什麼樣一個關係呢？在生產環境中，我們會為每個組織部署節點，而且為了高可用，可能會在一個組織中部署多個Peer。同樣我們在一個組織中也部署多個CouchDB，每個Peer對應一個CouchDB。

HyperLedger在Docker Hub上也釋出了CouchDB的映象，為了能夠深入研究CouchDB和Fabric的整合，我們就採用官方釋出的CouchDB來做。

docker pull klaemo/couchdb

【注意，如果我們是docker pull couchdb，那麼只能獲得1.6版本的CouchDB，而要獲得最新的2.0版，就需要用上面這個映象。】

可以獲得官方的CouchDB映象。CouchDB在啟動的時候需要指定一個本地資料夾對映成CouchDB的資料儲存資料夾，所以我們可以在當前使用者的目錄下建立一個資料夾用於存放資料。

mkdir couchdb

下載完成後，我們只需要執行以下命令即可啟用一個CouchDB的例項：

docker run -p 5984:5984 -d --name my-couchdb -e COUCHDB_USER=admin -e COUCHDB_PASSWORD=password -v ~/couchdb:/opt/couchdb/data klaemo/couchdb
啟動後我們開啟瀏覽器，訪問Linux的IP的5984埠的URL，比如我的Linux是192.168.100.129，那麼URL是：
http://192.168.100.129:5984/_utils
這個時候我們就可以看到CouchDB的Web管理介面了。輸入使用者名稱admin密碼password即可進入。
image
現在是一個空資料庫，我們將CouchDB和Peer結合起來後再看會是什麼樣的效果。

配置CouchDB+Fabric環境

先刪除剛才建立的CouchDB容器：
docker rm -f my-couchdb
首先我們是4個Peer+1Orderer的模式，所以我們先建立4個CouchDB資料庫：
cd ~ 
mkdir couchdb0 
mkdir couchdb1 
mkdir couchdb2 
mkdir couchdb3 
docker run -p 5984:5984 -d --name couchdb0 -e COUCHDB_USER=admin -e COUCHDB_PASSWORD=password -v ~/couchdb0:/opt/couchdb/data klaemo/couchdb 
docker run -p 6984:5984 -d --name couchdb1 -e COUCHDB_USER=admin -e COUCHDB_PASSWORD=password -v ~/couchdb1:/opt/couchdb/data klaemo/couchdb 
docker run -p 7984:5984 -d --name couchdb2 -e COUCHDB_USER=admin -e COUCHDB_PASSWORD=password -v ~/couchdb2:/opt/couchdb/data klaemo/couchdb 
docker run -p 8984:5984 -d --name couchdb3 -e COUCHDB_USER=admin -e COUCHDB_PASSWORD=password -v ~/couchdb3:/opt/couchdb/data klaemo/couchdb

然後我們需要啟動Fabric了。Fabric的準備環境，可以參見我們這篇部落格：http://www.cnblogs.com/studyzy/p/6973334.html

官方已經提供了多個Docker-compose檔案，如果我們使用的是./network_setup.sh up命令，那麼啟用的就是docker-compose-cli.yaml這個檔案。如果要基於這個yaml檔案啟用CouchDB的Peer，則開啟該檔案，並編輯其中的Peer節點，改為如下的形式：

peer0.org1.example.com:
  container_name: peer0.org1.example.com
  environment:
    - CORE_LEDGER_STATE_STATEDATABASE=CouchDB
    - CORE_LEDGER_STATE_COUCHDBCONFIG_COUCHDBADDRESS=192.168.100.129:5984
    - CORE_LEDGER_STATE_COUCHDBCONFIG_USERNAME=admin
    - CORE_LEDGER_STATE_COUCHDBCONFIG_PASSWORD=password
  extends:
    file:  base/docker-compose-base.yaml
    service: peer0.org1.example.com

這裡的192.168.100.129:5984是我對映CouchDB後的Linux的IP地址和IP。然後是設定使用者名稱和密碼。把4個Peer的配置都改好後，儲存，我們試著啟用Fabric：

./network_setup.sh up

等Fabric啟動完成並執行了ChainCode測試後，我們重新整理http://192.168.100.129:5984/_utils ，可以看到以Channel名字建立的Database，另外還有幾個是系統資料庫。 

image
點進mychannel資料庫，我們可以看到其中的資料內容。點選“Mango Query”可以編寫查詢，預設提供的查詢可以點選Run Query按鈕查詢所有的資料結果：
image

CouchDB的直接查詢

接下來我們使用Linux的curl來查詢CouchDB資料庫。
比如我們要看看mychannel資料庫下有哪些資料：
curl http://192.168.100.129:5984/mychannel/_all_docs
可以看到我執行了一些ChainCode後的State DATABASE結果：

{"total_rows":7,"offset":0,"rows":[
{"id":"devincc\u0000a","key":"devincc\u0000a","value":{"rev":"2-a979bf6c2716ecae6d106999f833a59c"}},
{"id":"devincc\u0000b","key":"devincc\u0000b","value":{"rev":"2-ad1c549305fd277097180405f96bdcd8"}},
{"id":"lscc\u0000devincc","key":"lscc\u0000devincc","value":{"rev":"1-05d2cd0b344c4dd8a8d1a3ffd7332544"}},
{"id":"lscc\u0000mycc","key":"lscc\u0000mycc","value":{"rev":"1-2cba0344b1610b9d9254bbafbda5e9b1"}},
{"id":"mycc\u0000a","key":"mycc\u0000a","value":{"rev":"2-588a45b289359afa9dc6e5e7866eaf97"}},
{"id":"mycc\u0000b","key":"mycc\u0000b","value":{"rev":"2-54e6639a858b0f91298c9a354484513a"}},
{"id":"statedb_savepoint","key":"statedb_savepoint","value":{"rev":"10-6ccde2a55c71d7d6a70d9333d119fc8e"}}
]}

如果我們要查詢其中的一條資料，只需要用/ChannelId/id來查詢，比如查詢：statedb_savepoint

curl http://192.168.100.129:5984/mychannel/statedb_savepoint

返回的結果：
{"_id":"statedb_savepoint","_rev":"10-6ccde2a55c71d7d6a70d9333d119fc8e","BlockNum":4,"TxNum":0,"UpdateSeq":"19-g1AAAAEzeJzLYWBg4MhgTmHgzcvPy09JdcjLz8gvLskBCjMlMiTJ____PyuRAYeCJAUgmWQPVsOCS40DSE08WA0jLjUJIDX1eO3KYwGSDA1ACqhsPiF1CyDq9mclsuJVdwCi7j4h8x5A1AHdx5kFAI6sYwk"}

麻煩的是業務資料是“ChainCodeName\u0000資料”這樣的格式的ID，而如果我們要通過這個ID查詢，那麼就根本找不到啊！

curl http://192.168.100.129:5984/mychannel/mycc\u0000a
{"error":"not_found","reason":"missing"}

正確的做法是把\u0000替換為%00，也就是說我們的查詢應該是：

curl http://192.168.100.129:5984/mychannel/mycc%00a

正確返回結果：
{"_id":"mycc\u0000a","_rev":"2-588a45b289359afa9dc6e5e7866eaf97","chaincodeid":"mycc","version":"4:0","_attachments":{"valueBytes":{"content_type":"application/octet-stream","revpos":2,"digest":"md5-hhOYXsSeuPdXrmQ56Hm7Kg==","length":2,"stub":true}}}

Fabric可能會遇到的問題

雖然區塊鏈是一個只能插入和查詢的資料庫，但是我們的業務資料是存放在State Database中的，如果我們直接修改了CouchDB的資料，那麼接下來的查詢和事務是直接基於修改後的CouchDB的，並不會去檢查區塊鏈中的記錄，所以理論上是可以通過直接改CouchDB來實現業務資料的修改。
我們以官方的Marble為例，看看修改CouchDB會怎麼樣？
具體操作步驟如下：
1.Install，instantiate和初始化資料：
peer chaincode install -n marbles02 -v 1.0 -p github.com/hyperledger/fabric/examples/chaincode/go/marbles02

peer chaincode instantiate -o orderer.example.com:7050 --tls $CORE_PEER_TLS_ENABLED --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/cacerts/ca.example.com-cert.pem -C mychannel -n marbles02 -v 1.0 -p github.com/hyperledger/fabric/examples/chaincode/go/marbles02 -c '{"Args":["init"]}' -P "OR ('Org1MSP.member','Org2MSP.member')"

peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050  --tls $CORE_PEER_TLS_ENABLED --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/cacerts/ca.example.com-cert.pem  -C mychannel -n marbles02 -c '{"Args":["initMarble","marble2","red","50","tom"]}'

peer chaincode query -C mychannel -n marbles02 -c '{"Args":["readMarble","marble2"]}'

我們可以看到通過curl直接查詢CouchDB中的資料：

curl http://192.168.100.129:5984/mychannel/marbles02%00marble2

{"_id":"marbles02\u0000marble2","_rev":"1-a1844f47b9ed94294b430c9a9a6f543b","chaincodeid":"marbles02","data":{"docType":"marble","name":"marble2","color":"red","size":50,"owner":"tom"},"version":"6:0"}

如果我們要修改其中的資料，把顏色改成green，大小改成10，那麼我們可以執行：

curl -X PUT http://192.168.100.129:5984/mychannel/marbles02%00marble2 -d '{"_id":"marbles02\u0000marble2","_rev":"1-a1844f47b9ed94294b430c9a9a6f543b","chaincodeid":"marbles02","data":{"docType":"marble","name":"marble2","color":"green","size":10,"owner":"tom"},"version":"6:0"}'

系統返回結果：
{"ok":true,"id":"marbles02\u0000marble2","rev":"2-6ffc6652cfc707f8352a5f06c3ce1ce6"}

我們在4個CouchDB中都執行這個命令，把4個資料庫的資料都改了。
接下來我們通過ChainCode來查詢，看看會怎麼樣。
peer chaincode query -C mychannel -n marbles02 -c '{"Args":["readMarble","marble2"]}'
返回結果：
Query Result: {"color":"green","docType":"marble","name":"marble2","owner":"tom","size":10}
可以看到資料已經變成新的值，那麼接下來執行其他的Transaction會怎麼樣？我們試一試轉賬操作：
peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050  --tls $CORE_PEER_TLS_ENABLED --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/cacerts/ca.example.com-cert.pem  -C mychannel -n marbles02 -c '{"Args":["transferMarble","marble2","jerry"]}'
系統返回成功，我們再查一下呢
peer chaincode query -C mychannel -n marbles02 -c '{"Args":["readMarble","marble2"]}'
Query Result: {"color":"green","docType":"marble","name":"marble2","owner":"jerry","size":10}
所以我們對CouchDB資料庫的更改都是有效的，在Fabric看來似乎並不知道我們改了CouchDB的內容。
 

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