區(qū)塊鏈入門開發(fā)工具Forge介紹

我第一次通過(guò)喬·阿姆斯特朗（Joe Armstrong）了解到了 Erlang/OTP，他將世界分解成可以像人類一樣相互交談的進(jìn)程。當(dāng)我開始在 ArcBlock 區(qū)塊基石［1］工作時(shí)，我們的任務(wù)是構(gòu)建一個(gè)區(qū)塊鏈平臺(tái)，我們決定將 Erlang/OTP 廣泛用于后端服務(wù)，以及我們的區(qū)塊鏈開發(fā)框架：Forge。本文中描述了這些原因，并且因?yàn)?OTP 的功能，我們得以構(gòu)建一個(gè)具有高度實(shí)用性、可立即開展生產(chǎn)的區(qū)塊鏈框架，它不僅提供運(yùn)行區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)，同時(shí)極大地簡(jiǎn)化了新一代應(yīng)用和服務(wù)的需要。

區(qū)塊鏈框架入門

Forge是區(qū)塊鏈開發(fā)工具，它極大地簡(jiǎn)化了構(gòu)建框架以支持多鏈網(wǎng)絡(luò)，即創(chuàng)建自己的鏈（Build Your Own Chain，BYOC）這一概念的過(guò)程。在 Forge 之前，創(chuàng)建一條區(qū)塊鏈?zhǔn)呛苡刑魬?zhàn)性的。如果人們想要自己發(fā)鏈，首先需要設(shè)置一個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的不同組件，包括共識(shí)算法、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)等。在花費(fèi)大量精力使這些組件協(xié)同工作之后，開發(fā)者還需要決定如何調(diào)整鏈的不同參數(shù)，例如通證供應(yīng)總量和分配、特定交易設(shè)置和管理員訪問(wèn)控制等。如果足夠幸運(yùn)讓區(qū)塊鏈運(yùn)行起來(lái)，但如果發(fā)現(xiàn)即使有一些輕微出錯(cuò)，則需要停止所有運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，并從頭開始，重新進(jìn)行設(shè)置。

在 Forge［2］，我們使用 Erlang/OTP 已經(jīng)可用的功能和優(yōu)點(diǎn)提供一個(gè)幫助開發(fā)者完成所有困難工作的框架。例如，如果您使用Forge啟動(dòng)一個(gè)區(qū)塊鏈，唯一的要求是通過(guò)在配置或運(yùn)行時(shí)啟用或禁用它們來(lái)設(shè)置行為。更重要的是，如果您希望在鏈啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行更新，則可以熱升級(jí)系統(tǒng)的各個(gè)部分，而無(wú)需重新啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)——這是任何產(chǎn)品級(jí)應(yīng)用或服務(wù)的關(guān)鍵特性。

在 Forge 框架的設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，我們還評(píng)估了其他區(qū)塊鏈社區(qū)的流行語(yǔ)言，如 Golang。Golang 有它的好處，包括一些非常高級(jí)的庫(kù)；然而，為了構(gòu)建我們想要提供給客戶的強(qiáng)大平臺(tái)，真正推動(dòng)我們走向 Elixir 的有三件事。

把問(wèn)題簡(jiǎn)化為進(jìn)程

首先，需要將復(fù)雜的問(wèn)題分解為進(jìn)程。區(qū)塊鏈本身是許多問(wèn)題的混合解決方案，OTP 使我們可以解構(gòu)并逐個(gè)解決它們。將不同的進(jìn)程分組到應(yīng)用的靈活性也有助于代碼庫(kù)維護(hù)。

例如，當(dāng)用戶需要構(gòu)建區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)時(shí)，這是一個(gè)非常類似于構(gòu)建操作系統(tǒng)的過(guò)程。我們需要編排一個(gè)“應(yīng)用程序”列表，為交換事件協(xié)同工作（例如，區(qū)塊鏈系統(tǒng)交易），執(zhí)行這些事件，然后存儲(chǔ)更新后的狀態(tài)。為了幫助每個(gè)人理解其工作原理，很容易把結(jié)構(gòu)分解成幾個(gè)核心應(yīng)用程序：

?共識(shí)應(yīng)用程序：管理與共識(shí)算法相關(guān)任務(wù)的進(jìn)程

?存儲(chǔ)應(yīng)用程序：管理與文件系統(tǒng)相關(guān)任務(wù)的進(jìn)程

?Forge 應(yīng)用程序：執(zhí)行智能合約并支持 RPC 界面的進(jìn)程

?事件應(yīng)用程序：管理事件訂閱的進(jìn)程

?索引應(yīng)用程序：持續(xù)從狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)抓取數(shù)據(jù)并將其索引至相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)程

在這些應(yīng)用程序中，F(xiàn)orge 還有一些其他進(jìn)程，它們相互合作，幫助進(jìn)程并處理區(qū)塊鏈的交易活動(dòng)。例如：

?當(dāng)用戶發(fā)出交易時(shí)，gRPC 服務(wù)器會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理并將其推至內(nèi)存池的陣列

?若交易有效，它將被插入內(nèi)存池，然后涌入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；否則，它會(huì)被放棄

?當(dāng)區(qū)塊同步給我們后，交易會(huì)被一個(gè)接一個(gè)收取并由智能合約引擎執(zhí)行

安排這些活動(dòng)可能很困難。然而，在 OTP 的幫助下，我們能夠通過(guò)一種持續(xù)的分而治之的方法輕松地管理負(fù)責(zé)的進(jìn)程——將事物組織成應(yīng)用程序，將每個(gè)應(yīng)用程序組織成一個(gè)監(jiān)控樹，并且每棵樹由許多小進(jìn)程組成。當(dāng)需要并發(fā)時(shí)，我們可以輸出進(jìn)程池；當(dāng)需要固定的順序處理時(shí)，我們使用單個(gè)進(jìn)程——從本質(zhì)上講，它的收件箱充當(dāng)消息隊(duì)列，這保證了任務(wù)以正確的順序得到處理。

“易崩潰”

第二是“讓它崩潰”的思想。區(qū)塊鏈系統(tǒng)由許多通過(guò)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的運(yùn)行實(shí)體構(gòu)成。重要的是，我們需要有適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤處理系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或其他意外中斷發(fā)生時(shí)能夠維持正常運(yùn)行。

例如，如果一個(gè)進(jìn)程需要讀取鏈上信息來(lái)處理 RPC 請(qǐng)求，并且因網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定而崩潰，在這種情況下，重試幾次就可以修復(fù)問(wèn)題。那么，OTP 中的監(jiān)控器可以幫助恢復(fù)進(jìn)程。這正是喬·阿姆斯特朗（Joe Armstrong）所說(shuō)的“編寫一次，永遠(yuǎn)運(yùn)行”的完美例證。

為區(qū)塊鏈準(zhǔn)備就緒

我們選擇 Erlang/OTP 的第三個(gè)重要原因是它為區(qū)塊鏈系統(tǒng)提供了許多出色的內(nèi)置功能，比如熱升級(jí)、并發(fā)和高可用性。

區(qū)塊鏈框架的一個(gè)作用是以混合的方式運(yùn)行框架代碼和客戶自己代碼，這需要安全隔離才能正常工作。

例如，用戶自定義的智能合約可能使用與框架定義的合約相同的變量名。其他配置可能會(huì)替換系統(tǒng)的某些部分（例如，客戶可能可以用自己的部署替換共識(shí)引擎），并且可以在運(yùn)行時(shí)將新功能添加到現(xiàn)有的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)中，而不會(huì)影響可用性和穩(wěn)定性。因此，F(xiàn)orge 是在巨人的肩膀上打造的，這是一個(gè)經(jīng)過(guò)戰(zhàn)斗考驗(yàn)的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠提供我們所需要的特性。

開放靈活

使用 Erlang/OTP 讓區(qū)塊鏈框架擁有優(yōu)于其他語(yǔ)言的非常重要的優(yōu)勢(shì)，就是靈活性。作為區(qū)塊鏈開發(fā)框架，F(xiàn)orge 在設(shè)計(jì)時(shí)便是擴(kuò)展開放的：您可以通過(guò)添加更多的應(yīng)用程序來(lái)擴(kuò)展框架，以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，比如使用不同的共識(shí)引擎。

在我們基于 Erlang/OTP 的框架中創(chuàng)建的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)允許用戶在需要時(shí)熱升級(jí)他們的智能合約，而無(wú)需關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，這為用戶在運(yùn)行時(shí)提供了極大的靈活性。例如，如果需要?jiǎng)h除區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)升級(jí)部分代碼，則需要同時(shí)升級(jí)所有節(jié)點(diǎn)，以便它們使用相同的代碼邏輯集并輸出相同的結(jié)果。在這種情況下，OTP 允許在交易中包含部分升級(jí)，所有節(jié)點(diǎn)都可以執(zhí)行交易務(wù)并同時(shí)升級(jí)代碼。

總結(jié)

如果可以選擇構(gòu)建面向未來(lái)的區(qū)塊鏈框架，我們團(tuán)隊(duì)還是將 100% 使用 Erlang/OTP。當(dāng)他人還在努力構(gòu)建和維護(hù)復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，Erlang/OTP 已經(jīng)在高壓環(huán)境中接受了時(shí)間的考驗(yàn)。當(dāng)今的 Erlang/OTP 解決了我們面臨的大部分挑戰(zhàn)，讓我們的團(tuán)隊(duì)能夠更多地關(guān)注于構(gòu)建高級(jí)功能特性，并讓它們更加用戶友好。