4 filecoin源码顶层架构分析
4.1 题外话——关于竞争力
4.2 filecoin顶层架构概览及分析思路
4.2.1 分析思路
4.2.2 filecoin顶层架构概览
4.3 网络层
4.4 协议层
4.5 REST/CMD
4.6 内部api层
4.7 core服务层
4 filecoin源码顶层架构分析
4.1 题外话——关于竞争力网络技术的高速发展带领我们进入了知识大爆炸、技术快速跃迁的时代，5G已经开始走向商业落地，网络速率的再次跃迁给我们带来了无限的想象空间，全息投影、即时翻译、远程医疗、人工智能等等会更加成熟落地？路由器在个人家庭中的角色可能会发生变化？IOT万物互联的时代将会真正到来？区块链的TPS提升？高速网络下的云应用、大数据会出现什么新的玩法？
笔者想说的是，整个世界都在急速变化，在波涛汹涌的竞争浪潮之中，如何保持自己的竞争力。我偶尔会问同事、朋友，你与刚毕业的大学生相比，优势在哪里？
笔者认为如下两点才是在这个高速时代的真正竞争力，个人如此，公司团队亦如此。
高效的学习能力
高维的思维能力
以上为笔者观点，也欢迎大家探讨。在分析具体架构之前，笔者在4.2.1中分享了自己的分析思路，我认为这也许也值得分享。
4.2 filecoin源码顶层架构概览及分析思路4.2.1 分析思路终于进入到源码分析环节了，其实回顾一下前面三章，filecoin的概念及通用语言可以总结为filecoin的本质，分析源码的过程归根接底还是理解设计者的意图，第三章filecoin开发网络的实战使用对于笔者来说也是为了更清晰地对filecoin本质及设计意图进行深入理解。
分析总思路为：抓住本质分析，理解设计者意图
自上而下逐层分析，从抽象到具体
自下而上反向总结，从具体到抽象
分析过程分为三大步骤
第一步，理解filecoin本质及设计目的（前面三章）
第二步，理解filecoin的顶层架构设计（本章），反向加深对filecoin本质的理解
第三步，各层的具体源码分析（后面章节），反向加深对filecoin本质的理解
详细参见下图
filecoin_arch.png
在顶层源码中分为go-filecon和rust-fil-proofs。分别为主框架和存储证明部分，本文主要分析go-filecoin源码的顶层框架。
4.2.2 filecoin顶层架构概览
4.2.2.1 架构图官方给出的如上架构概览图是小于实际源码的，但是不影响理解。
官方的spec项目中，有较多文档说明已经滞后于源码，其引用的源码有些已经从go-filecoin源码中消失了，想深入分析的朋友建议可以结合源码和文档同步进行看。
本文后面的章节中，只会简述各个层的设计目的，每一层的具体源码分析，将放到后面章节分享给大家。
4.2.2.2 IPFS与filecoin在技术架构层面的关系
ipfsandfilecoin.png
IPFS与filecoin同样采用IPLD结构，数据结构是互通的，简而言之，在IPFS之上存储的数据，filecoin可以读取。filecoin存储的未密封数据，IPFS也是可以读取的。
IPFS与filecoin网络部分均复用libp2p部分。
filecoin复用了大量IPFS组件，比如CID、IPLD、bitswap等等。
4.3 网络层网络层的实现依赖协议实验室的libp2p项目，如果不熟悉的可以先简单记住如下要点，后面笔者考虑视情况补充IPFS/libp2p的相关分享。
libp2p的网络层实现了节点之间的联通性问题，包括节点发现、NAT穿透、pubsub、relay等。
libp2p的路由层的主要目的，包括节点路由、内容路由、DHT键值存储。
multistream需要理解，filecoin的协议层之协议定义就是基于mulitistream的。
filecoin网络层的目的
处理请求信息、回复响应信息，包括存储订单处理、检索请求处理、区块同步等等。
4.4 协议层协议层主要处理应用级的逻辑，状态切换等，具体会通过api层调用具体的core服务进行处理。
4.4.1 hello握手协议协议名称： /fil/hello/1.0.0
目的：
本节点上线，向其他节点发起hello握手请求，进而进行区块同步。
响应其他新上线的节点hello握手请求，触发其进行区块同步。
4.4.2 存储协议4.4.2.1 存储矿工协议名称：/fil/storage/mk/1.0.0、 /fil/storage/qry/1.0.0
目的：
接受客户发起的订单交易请求、查询订单请求，会提交对应处理状态到区块链上（包括清单处理成功或失败；密封成功或者失败等等）。
更新本地的密封或者订单状态。
4.4.2.2 存储客户采用上述的/fil/storage/mk/1.0.0、 /fil/storage/qry/1.0.0协议，建立multistream，向矿工发起交易或者查询交易状态。
4.4.3 检索协议4.4.3.1 检索矿工协议名称：/fil/retrieval/free/0.0.0
目的：
接受客户的检索请求，并响应处理
注意：目前仅仅支持free检索，白皮书所描述的完整检索功能尚未实现。
4.4.3.2 检索客户采用上述的/fil/retrieval/free/0.0.0协议，建立multistream，向矿工发起检索请求。
4.4.4 心跳协议协议名称：fil/heartbeat/1.0.0
目的：
启动之后向指定节点发起心跳。
如前面3.2.1章节中的设置Nick Name，以及激活极点，都属于心跳协议实现的。
4.5 REST/CMD这个应该不用多解释，提供ｃｍｄ或者ＲＥＳＴ接口供用户操作具体节点。第三章中的开发网络使用基本都是使用的CMD方式。
4.6 内部api层4.6.1 node对象filecoin的node节点是一个上帝对象，从下面Node的结构可以看出，基本贯穿了filecoin的整个业务。
为了解决耦合性问题，尤其是后续轻节点的实现，官方已经开始将原有的api包，往plumbing包以及porcelain包迁移，这样做的目的是让系统具备更好的解耦性，以满足更灵活的需求。
plumbing和 porcelain模式也是借鉴git的思维。
▼+Node : struct
[fields]
+AddNewlyMinedBlock : newBlockFunc
+BlockSub : ps.Subscription
+Blockstore : bstore.Blockstore
+Bootstrapper : *filnet.Bootstrapper
+ChainReader : chain.ReadStore
+Consensus : consensus.Protocol
+Exchange : exchange.Interface
+HeaviestTipSetCh : chan interface{}
+HeaviestTipSetHandled : func()
+HelloSvc : *hello.Handler
+MessageSub : ps.Subscription
+MiningScheduler : mining.Scheduler
+MsgPool : *core.MessagePool
+OfflineMode : bool
+OnlineStore : *hamt.CborIpldStore
+PeerHost : host.Host
+Ping : *ping.PingService
+PorcelainAPI : *porcelain.API
+PowerTable : consensus.PowerTableView
+Repo : repo.Repo
+RetrievalClient : *retrieval.Client
+RetrievalMiner : *retrieval.Miner
+Router : routing.IpfsRouting
+StorageMiner : *storage.Miner
+StorageMinerClient : *storage.Client
+Syncer : chain.Syncer
+Wallet : *wallet.Wallet
-blockTime : time.Duration
-blockservice : bserv.BlockService
-cancelMining : context.CancelFunc
-cancelSubscriptionsCtx : context.CancelFunc
-cborStore : *hamt.CborIpldStore
-host : host.Host
-lookup : lookup.PeerLookupService
-mining
-miningCtx : context.Context
-miningDoneWg : *sync.WaitGroup
-sectorBuilder : sectorbuilder.SectorBuilder
[methods]
+BlockHeight() : *types.BlockHeight, error
+BlockService() : bserv.BlockService
+CborStore() : *hamt.CborIpldStore
+ChainReadStore() : chain.ReadStore
+CreateMiner(ctx context.Context, accountAddr address.Address, gasPrice types.AttoFIL, gasLimit types.GasUnits, pledge uint64, pid libp2ppeer.ID, collateral *types.AttoFIL) : *address.Address, error
+GetBlockTime() : time.Duration
+Host() : host.Host
+Lookup() : lookup.PeerLookupService
+MiningSignerAddress() : address.Address
+MiningTimes() : time.Duration, time.Duration
+NewAddress() : address.Address, error
+SectorBuilder() : sectorbuilder.SectorBuilder
+SetBlockTime(blockTime time.Duration)
+Start(ctx context.Context) : error
+StartMining(ctx context.Context) : error
+Stop(ctx context.Context)
+StopMining(ctx context.Context)
-addNewlyMinedBlock(ctx context.Context, b *types.Block)
-cancelSubscriptions()
-getLastUsedSectorID(ctx context.Context, minerAddr address.Address) : uint64, error
-getMinerActorPubKey() : []byte, error
-handleNewHeaviestTipSet(ctx context.Context, head types.TipSet)
-handleNewMiningOutput(miningOutCh chan mining.Output)
-handleSubscription(ctx context.Context, f pubSubProcessorFunc, fname string, s ps.Subscription, sname string)
-isMining() : bool
-miningAddress() : address.Address, error
-miningOwnerAddress(ctx context.Context, miningAddr address.Address) : address.Address, error
-saveMinerConfig(minerAddr address.Address, signerAddr address.Address) : error
-setIsMining(isMining bool)
-setupMining(ctx context.Context) : error
[functions]
+New(ctx context.Context, opts ...ConfigOpt) : *Node, error
4.6.2 api包这基本上是早期实现的api接口，对应4.2.2.1中的Core API，严重依赖于Node，耦合性大。现在在逐步迁移。感兴趣可以参照如下源码逐层深入去看。
package: api
location: api/api.go
type API interface {
Actor() Actor
Address() Address
Client() Client
Daemon() Daemon
Dag() Dag
ID() ID
Log() Log
Miner() Miner
Mining() Mining
Paych() Paych
Ping() Ping
RetrievalClient() RetrievalClient
Swarm() Swarm
Version() Version
}
4.6.3 plumbing和porcelain包plumbing api简而言之，是实现底层的公共api，其不依赖于Node的实现。
而porcelain api则是在plumbing api之上，更偏应用级的调用，同样不依赖于Node实现。
源码分别参见go-filecoin目录下，./plumbing和./porcelain。
4.7 core服务层关于核心业务调度以及业务持久化的底层处理基本都在这一层，包含但不限于如下服务。
4.7.1 Message pool消息池主要保存还未上链的消息。
4.7.2 Chain store链存储主要持久化链信息，注意同步区块的逻辑是在协议层的hello协议所出发的。
4.7.3 Processor处理事务消息如何驱动状态转换。
4.7.4 Block service负责IPLD数据的内容寻址，包括区块链等。
4.7.5 Wallet钱包管理。
xif3wjvwcn2.png
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