Fabric多通道网络实战 - HelloWorld开发者社区

Hyperledger Fabric支持在一组相同的机构之间的多通道部署，每个通道都相当于一个单独的区块链。Fabric的多通道特性不仅可以满足机构之间不同的数据共享需求，同时也可以提高整个Fabric网络的吞吐量。本文将演示如何使用Hyperledger Fabric 1.4.3搭建一个多通道的区块链网络、部署并访问链码。

1、Hyperledger Fabric多通道网络实验环境概述

我们将构造一个包含3个机构的Hyperledger Fabric网络：Org1、Org2和Org3，每个机构中包含一个节点Peer0。网络包含两个通道：由Org1、Org2和Org3组成的ChannelAll，以及由Org1和Org2组成的Channel12，因此这个Fabric网络是多通道的配置。在这两个Fabric通道上我们将部署同样的链码，即Fabrc-Samples中提供的Simple Asset链码：

Fabric多通道网络实战

2、Hyperledger Fabric多通道网络实验环境搭建

Step 1：在Hyperledger官方提供的fabric-samples目录下克隆本教程提供的示例代码：

cd fabric-samples
git clone https://github.com/kctam/3org2ch_143.git
cd 3org2ch_143

Step 2：为参与Fabric通道的机构生成所需的密码学资料

../bin/cryptogen generate --config=./crypto-config.yaml

Step 3：生成Fabric通道素材

mkdir channel-artifacts && export FABRIC_CFG_PATH=$PWD

../bin/configtxgen -profile OrdererGenesis \
  -outputBlock ./channel-artifacts/genesis.block

export CHANNEL_ONE_NAME=channelall
export CHANNEL_ONE_PROFILE=ChannelAll
export CHANNEL_TWO_NAME=channel12
export CHANNEL_TWO_PROFILE=Channel12

../bin/configtxgen -profile ${CHANNEL_ONE_PROFILE} \
  -outputCreateChannelTx ./channel-artifacts/${CHANNEL_ONE_NAME}.tx \
  -channelID $CHANNEL_ONE_NAME

../bin/configtxgen -profile ${CHANNEL_TWO_PROFILE} \
  -outputCreateChannelTx ./channel-artifacts/${CHANNEL_TWO_NAME}.tx \
  -channelID $CHANNEL_TWO_NAME

../bin/configtxgen -profile ${CHANNEL_ONE_PROFILE} \
  -outputAnchorPeersUpdate ./channel-artifacts/Org1MSPanchors_${CHANNEL_ONE_NAME}.tx \
  -channelID $CHANNEL_ONE_NAME -asOrg Org1MSP

../bin/configtxgen -profile ${CHANNEL_ONE_PROFILE} \
  -outputAnchorPeersUpdate ./channel-artifacts/Org2MSPanchors_${CHANNEL_ONE_NAME}.tx \
  -channelID $CHANNEL_ONE_NAME -asOrg Org2MSP

../bin/configtxgen -profile ${CHANNEL_ONE_PROFILE} \
  -outputAnchorPeersUpdate ./channel-artifacts/Org3MSPanchors_${CHANNEL_ONE_NAME}.tx \
  -channelID $CHANNEL_ONE_NAME -asOrg Org3MSP

../bin/configtxgen -profile ${CHANNEL_TWO_PROFILE} \
  -outputAnchorPeersUpdate ./channel-artifacts/Org1MSPanchors_${CHANNEL_TWO_NAME}.tx \
  -channelID $CHANNEL_TWO_NAME -asOrg Org1MSP

../bin/configtxgen -profile ${CHANNEL_TWO_PROFILE} \
  -outputAnchorPeersUpdate ./channel-artifacts/Org2MSPanchors_${CHANNEL_TWO_NAME}.tx \
  -channelID $CHANNEL_TWO_NAME -asOrg Org2MSP

Step 4：启动所有的容器，最后应当看到有5个容器

docker-compose up -d
docker ps

Step 5：为了便于演示，开启3个终端，并设置排序节点的CA

Org1

docker exec -it cli bash 

export ORDERER_CA=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem

Org2

docker exec -e "CORE_PEER_LOCALMSPID=Org2MSP" \
  -e "CORE_PEER_TLS_ROOTCERT_FILE=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/peers/peer0.org2.example.com/tls/ca.crt" \
  -e "CORE_PEER_MSPCONFIGPATH=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/users/Admin@org2.example.com/msp" \
  -e "CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org2.example.com:7051" \
  -it cli bash

export ORDERER_CA=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem

Org3

docker exec -e "CORE_PEER_LOCALMSPID=Org3MSP" \
  -e "CORE_PEER_TLS_ROOTCERT_FILE=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org3.example.com/peers/peer0.org3.example.com/tls/ca.crt" \
  -e "CORE_PEER_MSPCONFIGPATH=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org3.example.com/users/Admin@org3.example.com/msp" \
  -e "CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org3.example.com:7051" \
  -it cli bash

export ORDERER_CA=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem

Step 5：在Fabric网络中创建多通道，并将各peer节点分别加入多个通道

首先创建channelall通道，并将3个机构的节点都加入该通道：

Org1

peer channel create -o orderer.example.com:7050 -c channelall \
  -f /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts/channelall.tx \
  --tls --cafile $ORDERER_CA

peer channel join -b channelall.block --tls --cafile $ORDERER_CA

peer channel update -o orderer.example.com:7050 -c channelall \
  -f /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts/Org1MSPanchors_channelall.tx \
  --tls --cafile $ORDERER_CA

Org2

peer channel join -b channelall.block --tls --cafile $ORDERER_CA

peer channel update -o orderer.example.com:7050 -c channelall \
  -f /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts/Org2MSPanchors_channelall.tx \
  --tls --cafile $ORDERER_CA

Org3

peer channel join -b channelall.block --tls --cafile $ORDERER_CA

peer channel update -o orderer.example.com:7050 -c channelall \
  -f /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts/Org3MSPanchors_channelall.tx \
  --tls --cafile $ORDERER_CA

然后创建channel12，并将Org1和Org2都加入该通道：

Org1

peer channel create -o orderer.example.com:7050 -c channel12 \
  -f /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts/channel12.tx \
  --tls --cafile $ORDERER_CA

peer channel join -b channel12.block --tls --cafile $ORDERER_CA

peer channel update -o orderer.example.com:7050 -c channel12 \
  -f /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts/Org1MSPanchors_channel12.tx \
  --tls --cafile $ORDERER_CA

Org2

peer channel join -b channel12.block --tls --cafile $ORDERER_CA

peer channel update -o orderer.example.com:7050 -c channel12 \
  -f /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts/Org2MSPanchors_channel12.tx \
  --tls --cafile $ORDERER_CA

Step 6：检查各节点已经加入的Fabric通道

在各节点对应的终端中使用如下命令查看当前节点加入的通道：

peer channel list

你应当可以看到org1和org2分别加入了两个通道，而org3则只加入了一个通道。

如果一切顺利，现在你就有了一个包含3个机构的多通道Fabric网络，可以用于测试任何链码了。

Step 7：在测试完毕后记得清理实验环境，命令如下：

docker-compose down -v
docker rm $(docker ps -aq)
docker rmi $(docker images dev-* -q)

3、Fabric多通道安装Simple Asset链码（SACC）

现在我们的Fabric多通道实验网络已经起来了，可以开始部署链码了。

我们使用fabric-samples内置的SACC链码，其内容如下：

/*
 * Copyright IBM Corp All Rights Reserved
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 */

package main

import (
    "fmt"

    "github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim"
    "github.com/hyperledger/fabric/protos/peer"
)

// SimpleAsset implements a simple chaincode to manage an asset
type SimpleAsset struct {
}

// Init is called during chaincode instantiation to initialize any
// data. Note that chaincode upgrade also calls this function to reset
// or to migrate data.
func (t *SimpleAsset) Init(stub shim.ChaincodeStubInterface) peer.Response {
    // Get the args from the transaction proposal
    args := stub.GetStringArgs()
    if len(args) != 2 {
        return shim.Error("Incorrect arguments. Expecting a key and a value")
    }

    // Set up any variables or assets here by calling stub.PutState()

    // We store the key and the value on the ledger
    err := stub.PutState(args[0], []byte(args[1]))
    if err != nil {
        return shim.Error(fmt.Sprintf("Failed to create asset: %s", args[0]))
    }
    return shim.Success(nil)
}

// Invoke is called per transaction on the chaincode. Each transaction is
// either a 'get' or a 'set' on the asset created by Init function. The Set
// method may create a new asset by specifying a new key-value pair.
func (t *SimpleAsset) Invoke(stub shim.ChaincodeStubInterface) peer.Response {
    // Extract the function and args from the transaction proposal
    fn, args := stub.GetFunctionAndParameters()

    var result string
    var err error
    if fn == "set" {
        result, err = set(stub, args)
    } else { // assume 'get' even if fn is nil
        result, err = get(stub, args)
    }
    if err != nil {
        return shim.Error(err.Error())
    }

    // Return the result as success payload
    return shim.Success([]byte(result))
}

// Set stores the asset (both key and value) on the ledger. If the key exists,
// it will override the value with the new one
func set(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) (string, error) {
    if len(args) != 2 {
        return "", fmt.Errorf("Incorrect arguments. Expecting a key and a value")
    }

    err := stub.PutState(args[0], []byte(args[1]))
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("Failed to set asset: %s", args[0])
    }
    return args[1], nil
}

// Get returns the value of the specified asset key
func get(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) (string, error) {
    if len(args) != 1 {
        return "", fmt.Errorf("Incorrect arguments. Expecting a key")
    }

    value, err := stub.GetState(args[0])
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("Failed to get asset: %s with error: %s", args[0], err)
    }
    if value == nil {
        return "", fmt.Errorf("Asset not found: %s", args[0])
    }
    return string(value), nil
}

// main function starts up the chaincode in the container during instantiate
func main() {
    if err := shim.Start(new(SimpleAsset)); err != nil {
        fmt.Printf("Error starting SimpleAsset chaincode: %s", err)
    }
}

Fabric Samples提供的SACC链码的逻辑很简单：

当链码实例化时就会执行Init()函数，该函数需要两个参数，分别对应键和值
将传入Init()函数的键/值对使用PutState方法保存到账本中
在链码实例化之后，对交易的处理是由Invoke()函数来负责的。该函数的参数包括一个方法名以及若干参数。
如果调用Invoke()函数时方法名为set，那么就需要传入两个参数，分别表示要设置的键和值
如果调用Invoke()函数时方法名为get，那么就需要一个参数，表示要读取的键

通过链码安装操作，就可以在各节点上启动链码。注意在链码实例化之前还不可用。

在各节点对应的终端中使用如下命令安装链码：

peer chaincode install -n sacc -p github.com/chaincode/sacc -v 1.0

我们应当可以看到如下的输出结果：

Fabric多通道网络实战

现在所有的节点上都安装了SACC链码，我们可以实例化这个链码了。

4、Fabric多通道实验1：ChannelAll通道上Fabric链码的实例化与访问

首先我们看包含所有三个机构的ChannelAll通道。

在Org1对应的终端中，在ChannelAll通道上实例化链码：

peer chaincode instantiate -o orderer.example.com:7050 --tls \
  --cafile $ORDERER_CA -C channelall -c '{"Args":["a", "100"]}' \
  -n sacc -v 1.0 -P "OR('Org1MSP.peer', 'Org2MSP.peer', 'Org3MSP.peer')"

我们设置了初始的键/值对为a/100。此外我们设置了背书策略：OR表示只需要3个机构中的任何一个背书即可。

现在让我们在通道ChannelAll上查询键a的值。

进入Org1对应的终端，运行如下命令：

peer chaincode query -C channelall -n sacc -c '{"Args":["get","a"]}'

结果如下：

Fabric多通道网络实战

现在在Org2对应的终端中运行如下命令：

peer chaincode query -C channelall -n sacc -c '{"Args":["get","a"]}'

结果如下：

Fabric多通道网络实战

现在在Org3对应的终端中运行如下命令：

peer chaincode query -C channelall -n sacc -c '{"Args":["get","a"]}'

结果如下：

Fabric多通道网络实战

现在我们可以看到在三个节点上得到了相同的值，它们共享同一个账本。

5、Fabric多通道实验2：在Channel12通道上SACC链码的实例化与交互

现在让我们在通道Channel12上实例化这个SACC链码。

在Org1对应的终端中，运行如下命令：

peer chaincode instantiate -o orderer.example.com:7050 \
  --tls --cafile $ORDERER_CA -C channel12 \
  -c '{"Args":["b", "200"]}' -n sacc -v 1.0 \
  -P "OR('Org1MSP.peer', 'Org2MSP.peer')"

这次我们将初始的键/值对设置为b/200，背书策略为任一机构完成背书即可。

还是从Org1开始：

peer chaincode query -C channel12 -n sacc -c '{"Args":["get","b"]}'

结果如下：

Fabric多通道网络实战然后进入Org2对应的终端：

peer chaincode query -C channel12 -n sacc -c '{"Args":["get","b"]}'

结果如下：

Fabric多通道网络实战

如果我们在Org3对应的终端运行同样的命令，就会看到提示禁止访问。这是因为Org3没有加入通道Channel12：

peer chaincode query -C channel12 -n sacc -c '{"Args":["get","b"]}'

结果如下：

Fabric多通道网络实战如果我们尝试在通道Channel12上读取键a的值，会发现提示没有定义a。在Hyperledger Fabric中，每个通道都有自己的账本，不同通道的状态是不共享的。

在Org1和Org2的终端中运行如下命令：

peer chaincode query -C channel12 -n sacc -c '{"Args":["get","a"]}'

结果如下：

Fabric多通道网络实战

6、Fabric多通道实验小节

在本教程中，我们介绍了如何搭建一个多通道Fabric网络，并展示了不同通道的数据隔离能力。如果你需要下载实验中的源代码，可以访问这里。

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