8.4 EOS共识代码实现

共识相关的对象

我们先来看看block_header_state的结构:

结构-1
结构-2

看一下几个重要的变量和函数:

confirm_count:区块需要确认的次数列表,比如:1-12个块需要确认3次,则confirm_count:[3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3]

dpos_proposed_irreversible_blocknum :第一轮本节点共识的不可逆块序号

roducer_to_last_implied_irb :由生产者确定的不可逆区块备选map列表

dpos_irreversible_blocknum:最终的不可逆区块序号

next():开始生产下一个块

generate_next():根据上一个区块构造新的区块

set_confirmed():共识实现函数

calc_dpos_last_irreversible():从不可逆块备选列表,确定最终的不可逆块

block_state继承自block_header_state,当构造block_state对象的时候,会调用next()或者generate_next()函数;

源码分析共识过程

共识分为两个部分:

- 对从其他节点接收到的块做确认;

- 对本节点生产的块本节点自己确认一次;

1.从其他节点接收到的块确认

当生产者切换时,需要确认已经接收到的块(即共识),共识从start_block()函数开始,代码如下:

图1

从上面的代码可以看出pending->_pending_block_state = std::make_shared<block_state>( *head, when );在构造block_state时,会调用两个参数的构造函数,且构造函数中会调用pre.generate_next()函数,即构造新块的同时,取出最终的不可逆块,然后通过set_confirmed()对已收到的块做共识;

(1).先来看一下共识的函数,set_confirmed(uint16_t num_prev_blocks):confirm_block_count参数的含义:需要确认块的个数 = 全网生产的块序号 - 本节点作为生产节点时最后生产的块序号

需要确认块的个数,看下面的两段代码是如何实现的:

作为生产节点的时候,把每个生产者最后生产的块序号存在map变量_producer_watermarks中;

图2

在start_block()中,获取生产节点上一轮最后生产的块,并根据全网的块序号计算出本节点共识需要确认的块个数;

图3

以下图为例:B节点经过一轮生产后,作为第二轮的生产者时的变化:

图4

B节点上一轮最后生产的块序号为24,A节点最后生产的块序号为60,切换生产者,轮到B开始生产时,B生产新块,并开始共识,那么B节点需要确认的块的个数为:60-24=36;

看下共识代码:

图5

(2).看下generate_next(),在根据上一个区块构造新的区块时候,需要本节点从备选的不可逆块列表中确定最终的不可逆块序号:

图6

下面看一下如何从备选的不可逆块列表中确定最终的不可逆块序号:

图7​

从上面的代码可以看出,最后的不可逆块,是从备选不可逆块列表中取1/3处获取,而加入到备选不可逆块列表中的块序号是第一轮的共识结果,按节点不可逆块号排序后,第二轮大于2/3的节点达成共识,那么1/3处位置一定是不可逆块;

2.本节点生产的块确认

本节点生产块从producer_plugin_impl::produce_block()函数开始:produce_block()->commit()->commit_block(true)->fork_database::add(),生产的块首先会添加到fork_db中,代码如下:

图8

从上面的代码可以看出auto result = std::make_shared<block_state>( **prior, move(b), skip_validate_signee );在构造block_state时,会调用三个参数的构造函数,且构造函数中会调用pre.next()函数,即生产下一个块,这时在构造新快的同时,需要对上一个块进行确认;代码如下:

图9

看一下共识的函数,set_confirmed(uint16_t num_prev_blocks);参数num_prev_blocks的值是多少呢?

num_prev_blocks需要确认块的个数 = 全网生产的块序号 - 本节点作为生产节点时最后生产的块序号;

当生产者切换到本地节点,并且已生产了一个块后,比如:本节点生产了一个块61,那么最后生产的块序号更新为61,此时,本节点需要确认的块的个数为:61-61=0;

此时调用set_confirmed(uint16_t num_prev_blocks);num_prev_blocks需要确认块的个数为0;最后调用generate_next(),根据上一个区块构造新区块时候,并从备选的不可逆块列表中确定最终的不可逆块序号;

总结

本章节我们详细分析了EOS的共识算法bft3.0-dpos的代码实现,需要知道EOS的共识算法大概分成两部分共识:

1.接收到的块做共识;

2.本节点生产的块做共识;

共识的过程又分为两步:

(1).区块达到(2/3+1)次确认后会被放到备选不可逆区块列表中;

(2).第二轮从备选不可逆区块列表中取1/3处,为最终的不可逆块;

EOS的共识算法bft3.0-dpos需要两轮共识是为了解决一轮共识可能产生的不可逆块冲突问题;

链接

星河公链官网

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