Fabric1.4源码解析：客户端创建通道过程

在使用Fabric创建通道的时候，通常我们执行一条命令完成，这篇文章就解析一下执行这条命令后Fabric源码中执行的流程。

peer channel create -o orderer.example.com:7050 -c mychannel -f ./channel-artifacts/channel.tx --tls true --cafile $ORDERER_CA

整个流程的切入点在fabric/peer/main.go文件中的main()方法 (本文中使用的是Fabric1.4版本，不同版本中内容可能不同)。这个方法中也定义了Peer节点可以执行的命令，有关于版本的:version.Cmd(),关于节点状态的:node.Cmd()，关于链码的:chaincode.Cmd(nil)，关于客户端日志的:clilogging.Cmd(nil)，最后一个就是关于通道的:channel.Cmd(nil)。所以我们就从这里入手，看一下创建通道的整体流程是什么样的。
点进行后，转到了peer/channel/channel.go文件中第49行,其中定义了Peer节点可以执行的对通道进行操作的相关命令：

func Cmd(cf *ChannelCmdFactory) *cobra.Command {
	AddFlags(channelCmd)
    
    #创建通道
	channelCmd.AddCommand(createCmd(cf))  
    #从通道获取区块
	channelCmd.AddCommand(fetchCmd(cf))
    #加入通道
	channelCmd.AddCommand(joinCmd(cf))
    #列出当前节点所加入的通道
	channelCmd.AddCommand(listCmd(cf))
    #签名并更新通道配置信息
	channelCmd.AddCommand(updateCmd(cf))
    #只对通道配置信息进行签名
	channelCmd.AddCommand(signconfigtxCmd(cf))
    #获取通道信息
	channelCmd.AddCommand(getinfoCmd(cf))

	return channelCmd
}

具体的Peer节点命令使用方法可以参考Fabric官方文档,这里不在一一解释。
我们看一下createCmd(cf)方法,该方法转到了peer/channel/create.go文件中第51行，看文件名字就知道和创建通道相关了。

func createCmd(cf *ChannelCmdFactory) *cobra.Command {
	createCmd := &cobra.Command{
		Use:   "create",   #使用create关键词创建通道
		Short: "Create a channel",  
		Long:  "Create a channel and write the genesis block to a file.",   #创建通道并将创世区块写入文件
		RunE: func(cmd *cobra.Command, args []string) error {
            #这一行命令就是对通道进行创建了,点进行看一下
			return create(cmd, args, cf)
		},
	}
...
}

create(cmd, args, cf)方法在本文件中第227行：

func create(cmd *cobra.Command, args []string, cf *ChannelCmdFactory) error {
	// the global chainID filled by the "-c" command
    #官方注释用-c来表明通道ID
	if channelID == common.UndefinedParamValue {
        #UndefinedParamValue="",如果通道ID等于空
		return errors.New("must supply channel ID")
	}

	// Parsing of the command line is done so silence cmd usage
	cmd.SilenceUsage = true

	var err error
	if cf == nil {
        #如果ChannelCmdFactory为空，则初始化一个
		cf, err = InitCmdFactory(EndorserNotRequired, PeerDeliverNotRequired, OrdererRequired)
		if err != nil {
			return err
		}
	}
    #最后将ChannelCmdFactory传入该方法，进行通道的创建
	return executeCreate(cf)
}

首先看一下InitCmdFactory()做了哪些工作，在peer/channel/channel.go文件中第126行：

func InitCmdFactory(isEndorserRequired, isPeerDeliverRequired, isOrdererRequired bool) (*ChannelCmdFactory, error) {
	#这里的意思就是只能有一个交付源，要么是Peer要么是Orderer
    if isPeerDeliverRequired && isOrdererRequired {
		return nil, errors.New("ERROR - only a single deliver source is currently supported")
	}

	var err error
    #初始化ChannelCmdFactory，看一下该结构体的内容
	cf := &ChannelCmdFactory{}

直接拿到这里来好了：

 type ChannelCmdFactory struct {
    #用于背书的客户端
	EndorserClient   pb.EndorserClient
    #签名者
	Signer           msp.SigningIdentity
    #用于广播的客户端
	BroadcastClient  common.BroadcastClient
    #用于交付的客户端
	DeliverClient    deliverClientIntf
    #创建用于广播的客户端的工厂
	BroadcastFactory BroadcastClientFactory
}

再往下看：

    #获取默认的签名者，通常是Peer节点
	cf.Signer, err = common.GetDefaultSignerFnc()
	if err != nil {
		return nil, errors.WithMessage(err, "error getting default signer")
	}

	cf.BroadcastFactory = func() (common.BroadcastClient, error) {
        #根据ChannelCmdFactory结构体中的BroadcastFactory获取BroadcastClient
		return common.GetBroadcastClientFnc()
	}

	// for join and list, we need the endorser as well
    #我们这里是完成对通道的创建，所以只使用了最后一个isOrdererRequired
	if isEndorserRequired {
        #创建一个用于背书的客户端
		cf.EndorserClient, err = common.GetEndorserClientFnc(common.UndefinedParamValue, common.UndefinedParamValue)
		if err != nil {
			return nil, errors.WithMessage(err, "error getting endorser client for channel")
		}
	}

	// for fetching blocks from a peer
	if isPeerDeliverRequired {
        #从Peer节点创建一个用于交付的客户端
		cf.DeliverClient, err = common.NewDeliverClientForPeer(channelID, bestEffort)
		if err != nil {
			return nil, errors.WithMessage(err, "error getting deliver client for channel")
		}
	}

	// for create and fetch, we need the orderer as well
	if isOrdererRequired {
		if len(strings.Split(common.OrderingEndpoint, ":")) != 2 {
			return nil, errors.Errorf("ordering service endpoint %s is not valid or missing", common.OrderingEndpoint)
		}
        #从Order节点创建一个一个用于交付的客户端
		cf.DeliverClient, err = common.NewDeliverClientForOrderer(channelID, bestEffort)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
	}
	logger.Infof("Endorser and orderer connections initialized")
	return cf, nil
}

返回create()方法：

#到了最后一行代码，传入之前创建的ChannelCmdFactory，开始进行通道的创建
return executeCreate(cf)

该方法在peer/channel/create.go文件中的第174行：

#方法比较清晰，一共完成了以下几个步骤
func executeCreate(cf *ChannelCmdFactory) error {
    #发送创建通道的Transaction到Order节点
	err := sendCreateChainTransaction(cf)
	if err != nil {
		return err
	}
    #获取该通道内的创世区块(该过程在Order节点共识完成之后)
	block, err := getGenesisBlock(cf)
	if err != nil {
		return err
	}
    #序列化区块信息
	b, err := proto.Marshal(block)
	if err != nil {
		return err
	}
	file := channelID + ".block"
	if outputBlock != common.UndefinedParamValue {
		file = outputBlock
	}
    #将区块信息写入本地文件中
	err = ioutil.WriteFile(file, b, 0644)
	if err != nil {
		return err
	}
	return nil
}

1.Peer节点创建用于创建通道的Envelope文件

首先我们看一下sendCreateChainTransaction()这个方法,又回到了peer/channel/create.go文件中，在第144行：

func sendCreateChainTransaction(cf *ChannelCmdFactory) error {
	var err error
    #定义了一个Envelope结构体
	var chCrtEnv *cb.Envelope

Envelope结构体：

type Envelope struct {
	#主要就是保存被序列化的有效载荷
	Payload []byte `protobuf:"bytes,1,opt,name=payload,proto3" json:"payload,omitempty"`
    #由创建者进行的签名信息
	Signature            []byte   `protobuf:"bytes,2,opt,name=signature,proto3" json:"signature,omitempty"`
	XXX_NoUnkeyedLiteral struct{} `json:"-"`
	XXX_unrecognized     []byte   `json:"-"`
	XXX_sizecache        int32    `json:"-"`
}

回到sendCreateChainTransaction()这个方法,继续往下：

	if channelTxFile != "" {
        #如果指定了channelTxFile，则使用指定的文件创建通道，这个方法很简单，从文件中读取数据，反序列化后返回chCrtEnv.对于我们启动Fabric网络之前曾创建过一个channel.tx文件，指的就是这个
		if chCrtEnv, err = createChannelFromConfigTx(channelTxFile); err != nil {
			return err
		}
	} else {
        #如果没有指定，则使用默认的配置创建通道，看一下这个方法，在71行
		if chCrtEnv, err = createChannelFromDefaults(cf); err != nil {
			return err
		}
	}
-------------------------------createChannelFromDefaults()-------
func createChannelFromDefaults(cf *ChannelCmdFactory) (*cb.Envelope, error) {
    #主要就这一个方法，点进去
	chCrtEnv, err := encoder.MakeChannelCreationTransaction(channelID, localsigner.NewSigner(), genesisconfig.Load(genesisconfig.SampleSingleMSPChannelProfile))
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return chCrtEnv, nil
}

MakeChannelCreationTransaction()方法传入了通道的ID，并创建了一个签名者，以及默认的配置文件，方法在common/tools/configtxgen/encoder/encoder.go文件中第502行：

func MakeChannelCreationTransaction(channelID string, signer crypto.LocalSigner, conf *genesisconfig.Profile) (*cb.Envelope, error) {
    #从名字可以看到是使用了默认的配置模板，对各种策略进行配置，里面就不再细看了
	template, err := DefaultConfigTemplate(conf)
	if err != nil {
		return nil, errors.WithMessage(err, "could not generate default config template")
	}
    #看一下这个方法，从模板中创建一个用于创建通道的Transaction
	return MakeChannelCreationTransactionFromTemplate(channelID, signer, conf, template)
}

MakeChannelCreationTransactionFromTemplate()方法在第530行：

func MakeChannelCreationTransactionFromTemplate(channelID string, signer crypto.LocalSigner, conf *genesisconfig.Profile, template *cb.ConfigGroup) (*cb.Envelope, error) {
	newChannelConfigUpdate, err := NewChannelCreateConfigUpdate(channelID, conf, template)
    ...
    #创建一个用于配置更新的结构体
	newConfigUpdateEnv := &cb.ConfigUpdateEnvelope{
		ConfigUpdate: utils.MarshalOrPanic(newChannelConfigUpdate),
	}

	if signer != nil {
        #如果签名者不为空，创建签名Header
		sigHeader, err := signer.NewSignatureHeader()
		...
		newConfigUpdateEnv.Signatures = []*cb.ConfigSignature{{
			SignatureHeader: utils.MarshalOrPanic(sigHeader),
		}}
        ...
        #进行签名
		newConfigUpdateEnv.Signatures[0].Signature, err = signer.Sign(util.ConcatenateBytes(newConfigUpdateEnv.Signatures[0].SignatureHeader, newConfigUpdateEnv.ConfigUpdate))
		...
	}
    #创建被签名的Envelope，然后一直返回到最外面的方法
	return utils.CreateSignedEnvelope(cb.HeaderType_CONFIG_UPDATE, channelID, signer, newConfigUpdateEnv, msgVersion, epoch)
}

到这里，用于创建通道的Envelope已经创建好了，sendCreateChainTransaction()继续往下看：

...
    #该方法主要是对刚刚创建的Envelope进行验证
	if chCrtEnv, err = sanityCheckAndSignConfigTx(chCrtEnv); err != nil {
		return err
	}
    var broadcastClient common.BroadcastClient
    #验证完成后，创建一个用于广播信息的客户端
	broadcastClient, err = cf.BroadcastFactory()
	if err != nil {
		return errors.WithMessage(err, "error getting broadcast client")
	}

	defer broadcastClient.Close()
    #将创建通道的Envelope信息广播出去
	err = broadcastClient.Send(chCrtEnv)
	return err
}

到这里，sendCreateChainTransaction()方法结束了，总结一下该方法所做的工作：

1. 定义了个Envelope结构体
2. 判断channelTxFile文件(启动网络之前创建的channel.tx)是否存在，一般都是存在的。
3. 如果存在的话从该文件中读取配置信息，不存在的话从默认的模板创建，最后返回Envelope
4. 对Envelope文件进行验证
5. 创建用于广播信息的客户端，将创建的Envelope文件广播出去.

2 Order节点对Envelope文件处理

至于获取创世区块以及将文件保存到本地不再说明，接下来我们看一下Peer节点将创建通道的Envelope广播出去后，Order节点做了什么。
方法在/order/common/server/server.go中第141行：

func (s *server) Broadcast(srv ab.AtomicBroadcast_BroadcastServer) error {
	...
    #主要在这一行代码，Handle方法对接收到的信息进行处理
	return s.bh.Handle(&broadcastMsgTracer{
		AtomicBroadcast_BroadcastServer: srv,
		msgTracer: msgTracer{
			debug:    s.debug,
			function: "Broadcast",
		},
	})
}

对于Handler()方法，在/order/common/broadcast/broadcast.go文件中第66行：

func (bh *Handler) Handle(srv ab.AtomicBroadcast_BroadcastServer) error {
    #首先获取消息的源地址
	addr := util.ExtractRemoteAddress(srv.Context())
	...
	for {
        #接收消息
		msg, err := srv.Recv()
		...
        #处理接收到的消息,我们看一下这个方法
		resp := bh.ProcessMessage(msg, addr)
        #最后将响应信息广播出去
		err = srv.Send(resp)
		...
	}
}

ProcessMessage(msg, addr)方法的传入参数为接收到的消息以及消息的源地址,该方法比较重要，是Order节点对消息进行处理的主方法。在第136行：

func (bh *Handler) ProcessMessage(msg *cb.Envelope, addr string) (resp *ab.BroadcastResponse) {
    #这个结构体应该理解为记录器，记录消息的相关信息
	tracker := &MetricsTracker{
		ChannelID: "unknown",
		TxType:    "unknown",
		Metrics:   bh.Metrics,
	}
	defer func() {
		// This looks a little unnecessary, but if done directly as
		// a defer, resp gets the (always nil) current state of resp
		// and not the return value
		tracker.Record(resp)
	}()
    #记录处理消息的开始时间
	tracker.BeginValidate()
    #该方法获取接收到的消息的Header,并判断是否为配置信息
	chdr, isConfig, processor, err := bh.SupportRegistrar.BroadcastChannelSupport(msg)
    ...
    #由于之前Peer节点发送的为创建通道的信息，所以消息类型为配置信息
    if !isConfig {
        ...
        #而对于普通的交易信息的处理方法这里就不再看了，主要关注于创建通道的消息的处理
    } else { // isConfig
		logger.Debugf("[channel: %s] Broadcast is processing config update message from %s", chdr.ChannelId, addr)
        #到了这里，对配置更新消息进行处理,主要方法，点进行看一下
		config, configSeq, err := processor.ProcessConfigUpdateMsg(msg)

ProcessConfigUpdateMsg(msg)方法在orderer/common/msgprocessor/systemchannel.go文件中第84行：

#这个地方有些不懂，为什么会调用systemchannel.ProcessConfigUpdateMsg()而不是standardchannel.ProcessConfigUpdateMsg()方法？是因为这个结构体的原因？
===========================SystemChannel=======================
type SystemChannel struct {
	*StandardChannel
	templator ChannelConfigTemplator
}
===========================SystemChannel=======================
func (s *SystemChannel) ProcessConfigUpdateMsg(envConfigUpdate *cb.Envelope) (config *cb.Envelope, configSeq uint64, err error) {
    #首先从消息体中获取通道ID
	channelID, err := utils.ChannelID(envConfigUpdate)
	...
    #判断获取到的通道ID是否为已经存在的用户通道ID，如果是的话转到StandardChannel中的ProcessConfigUpdateMsg()方法进行处理
	if channelID == s.support.ChainID() {
		return s.StandardChannel.ProcessConfigUpdateMsg(envConfigUpdate)
	}
    ...
    #由于之前由Peer节点发送的为创建通道的Tx，所以对于通道ID是不存在的，因此到了这个方法,点进行看一下
    bundle, err := s.templator.NewChannelConfig(envConfigUpdate)

NewChannelConfig()方法在第215行,比较重要的方法，完成通道的配置：

func (dt *DefaultTemplator) NewChannelConfig(envConfigUpdate *cb.Envelope) (channelconfig.Resources, error) {
    #首先反序列化有效载荷
    configUpdatePayload, err := utils.UnmarshalPayload(envConfigUpdate.Payload)
    ...
    #反序列化配置更新信息Envelope
    configUpdateEnv, err := configtx.UnmarshalConfigUpdateEnvelope(configUpdatePayload.Data)s
    ...
    #获取通道头信息
    channelHeader, err := utils.UnmarshalChannelHeader(configUpdatePayload.Header.ChannelHeader)
    ...
    #反序列化配置更新信息
    configUpdate, err := configtx.UnmarshalConfigUpdate(configUpdateEnv.ConfigUpdate)
    ...
    #以下具体的不再说了，就是根据之前定义的各项策略对通道进行配置，具体的策略可以看configtx.yaml文件
    consortiumConfigValue, ok := configUpdate.WriteSet.Values[channelconfig.ConsortiumKey]
    ...
    consortium := &cb.Consortium{}
	err = proto.Unmarshal(consortiumConfigValue.Value, consortium)
    ...
    applicationGroup := cb.NewConfigGroup()
	consortiumsConfig, ok := dt.support.ConsortiumsConfig()
    ...
    consortiumConf, ok := consortiumsConfig.Consortiums()[consortium.Name]
    ...
    applicationGroup.Policies[channelconfig.ChannelCreationPolicyKey] = &cb.ConfigPolicy{
		Policy: consortiumConf.ChannelCreationPolicy(),
	}
	applicationGroup.ModPolicy = channelconfig.ChannelCreationPolicyKey
    #获取当前系统通道配置信息
	systemChannelGroup := dt.support.ConfigtxValidator().ConfigProto().ChannelGroup
	if len(systemChannelGroup.Groups[channelconfig.ConsortiumsGroupKey].Groups[consortium.Name].Groups) > 0 &&
		len(configUpdate.WriteSet.Groups[channelconfig.ApplicationGroupKey].Groups) == 0 {
		return nil, fmt.Errorf("Proposed configuration has no application group members, but consortium contains members")
	}
    if len(systemChannelGroup.Groups[channelconfig.ConsortiumsGroupKey].Groups[consortium.Name].Groups) > 0 {
		for orgName := range configUpdate.WriteSet.Groups[channelconfig.ApplicationGroupKey].Groups {
			consortiumGroup, ok := systemChannelGroup.Groups[channelconfig.ConsortiumsGroupKey].Groups[consortium.Name].Groups[orgName]
			if !ok {
				return nil, fmt.Errorf("Attempted to include a member which is not in the consortium")
			}
			applicationGroup.Groups[orgName] = proto.Clone(consortiumGroup).(*cb.ConfigGroup)
		}
	}
    channelGroup := cb.NewConfigGroup()
    #将系统通道配置信息复制
    for key, value := range systemChannelGroup.Values {
		channelGroup.Values[key] = proto.Clone(value).(*cb.ConfigValue)
		if key == channelconfig.ConsortiumKey {
			// Do not set the consortium name, we do this later
			continue
		}
	}

	for key, policy := range systemChannelGroup.Policies {
		channelGroup.Policies[key] = proto.Clone(policy).(*cb.ConfigPolicy)
	}
    #新的配置信息中Order组配置使用系统通道的配置，同时将定义的application组配置赋值到新的配置信息
    channelGroup.Groups[channelconfig.OrdererGroupKey] = proto.Clone(systemChannelGroup.Groups[channelconfig.OrdererGroupKey]).(*cb.ConfigGroup)
	channelGroup.Groups[channelconfig.ApplicationGroupKey] = applicationGroup
	channelGroup.Values[channelconfig.ConsortiumKey] = &cb.ConfigValue{
		Value:     utils.MarshalOrPanic(channelconfig.ConsortiumValue(consortium.Name).Value()),
		ModPolicy: channelconfig.AdminsPolicyKey,
	}
    if oc, ok := dt.support.OrdererConfig(); ok && oc.Capabilities().PredictableChannelTemplate() {
		channelGroup.ModPolicy = systemChannelGroup.ModPolicy
		zeroVersions(channelGroup)
	}
    #将创建的新的配置打包为Bundle
	bundle, err := channelconfig.NewBundle(channelHeader.ChannelId, &cb.Config{
		ChannelGroup: channelGroup,
	})
    ...
    return bundle, nil
}

接下来我们回到ProcessConfigUpdateMsg()方法：

    ...
    #创建一个配置验证器对该方法的传入参数进行验证操作
    newChannelConfigEnv, err := bundle.ConfigtxValidator().ProposeConfigUpdate(envConfigUpdate)
    ...
    #创建一个签名的Envelope,此次为Header类型为HeaderType_CONFIG进行签名
    newChannelEnvConfig, err := utils.CreateSignedEnvelope(cb.HeaderType_CONFIG, channelID, s.support.Signer(), newChannelConfigEnv, msgVersion, epoch)
    #创建一个签名的Transaction,此次为Header类型为HeaderType_ORDERER_TRANSACTION进行签名
    wrappedOrdererTransaction, err := utils.CreateSignedEnvelope(cb.HeaderType_ORDERER_TRANSACTION, s.support.ChainID(), s.support.Signer(), newChannelEnvConfig, msgVersion, epoch)
    ...
    #过滤器进行过滤，主要检查是否创建的Transaction过大，以及签名检查，确保Order节点使用正确的证书进行签名
    err = s.StandardChannel.filters.Apply(wrappedOrdererTransaction)
    ...
    #将Transaction返回 
    return wrappedOrdererTransaction, s.support.Sequence(), nil
}

到这里，消息处理完毕，返回到ProcessMessage()方法：

    config, configSeq, err := processor.ProcessConfigUpdateMsg(msg)
	...
    #记录消息处理完毕时间
	tracker.EndValidate()
    #开始进行入队操作
	tracker.BeginEnqueue()
    #waitReady()是一个阻塞方法，等待入队完成或出现异常
	if err = processor.WaitReady(); err != nil {
	logger.Warningf("[channel: %s] Rejecting broadcast of message from %s with SERVICE_UNAVAILABLE: rejected by Consenter: %s", chdr.ChannelId, addr, err)
	return &ab.BroadcastResponse{Status: cb.Status_SERVICE_UNAVAILABLE, Info: err.Error()}
	}
    #共识方法，具体看定义的Fabric网络使用了哪种共识
	err = processor.Configure(config, configSeq)
	...
    #最后返回操作成功的响应
	return &ab.BroadcastResponse{Status: cb.Status_SUCCESS}
}

到这里，由客户端发送的创建通道的Transaction就结束了。总共分为两个部分，一个是Peer节点对创建通道的Envelope进行创建的过程，一个是Order节点接收到该Envelope进行配置的过程，最后总结一下整体流程：
Peer节点方：

1. 创建一个用于创建通道的Transaction
   1. 判断是否存在channel.tx文件，如果有的话直接从文件中读取已配置好的信息，一般都会存在
   2. 没有的话根据默认的模板进行配置
   3. 对刚创建的用于配置更新的Envelope进行相关检查包括各项数据是否为空，创建的通道是否已经存在，配置信息是否正确，以及进行签名，封装为HeaderType为CONFIG_UPDATE的Envelope。
   4. 将创建的Envelope广播出去。
2. 生成创世区块(该步骤在Order节点成功共识之后)
3. 将创世区块写入本地文件中

Order节点方：

1. 接收到该Envelope信息，进行相关验证并判断是否为配置信息
2. 判断通道Id是否已经存在，如果存在的话为配置更新信息，否则为通道创建信息
3. 从Envelope中读取各项策略配置
4. 对策略配置信息进行验证
5. 对Header类型为CONFIG的Envelope进行签名
6. 对Header类型为ORDERER_TRANSACTION的Envelope进行签名生成Transaction
7. 对生成的Transaction进行过滤，主要是Tx大小，Order节点的证书信息是否正确
8. 进行入队操作，等待入队完成然后进行共识
9. 广播成功响应

整个创建通道的过程也是比较长的，能力有限，所以有些地方并没有分析太清晰。不过整体还是可以把握住的。
最后附上参考文档：传送门
以及Fabric源码地址：传送门