超级账本Hyperledger Fabric中的Protobuf到底是什么？

作者|DeeptimanPattnaik 译者|火火酱，责编|Carol

在本文中，我将解释如何在超账本HyperledgerFabric中使用Protobuf对数据进行序列化和结构化。Protobuf简化了HyperledgerFabric中数据处理和格式化过程。它使用特殊生成的源代码产生数据，从而在同一个智能合约中轻松地写入和读取数据。

Chaincode和SmartContract

在hyperledgerfabric中，Chaincode（链码）是一个特定的程序，被用于处理由区块链网络的参与者所同意的核心业务逻辑。Hyperledgerfabric还使用了一种名为SmartContract的数据格式技术，该技术是为Chaincode中的一组特定数据模型定义的。Chaincode可以有多组SmartContract，这些SmartContract可以控制不同数据模型的事务逻辑。简单来说，SmartContract管理事务，而Chaincode管理如何部署SmartContract。

例如:如果需要将一些用户信息记录存储到分类帐中，那么我们就需要一个能够定义单个记录所需数据字段的SmartContract。

User（用户）SmartContract

typeUserstruct{
IDstring`json:"id"`
Emailstring`json:"email"`
Namestring`json:"name"`
Mobilestring`json:"mobile"`
Agestring`json:"age"`
}

在该SmartContract中，有ID、电子邮件、姓名、移动电话、年龄等与个人用户记录相关的数据字段。同样，如果我们需要存储每位用户的财务记录，那么我们就需要另一种名为Financial的smartcontract。

Financial（金融）SmartContract

typeFinancialstruct{
IDstring`json:"id"`
BankNamestring`json:"bankName"`
IFSCCodestring`json:"ifscCode"`
AccNumberstring`json:"accNumber"`
CreatedDatestring`json:"createdDate"`
}

这两个smartcontract将被部署到Chaincode中，并且将处理两个分类帐状态——世界状态（WorldState）和区块链的事务逻辑。

SmartContract在世界状态下主要执行Put、Get、Delete和GetHistory。

1.PutState——为每个不同的键创建新对象，或者覆盖现有对象。

2.GetState——从分类帐状态中检索不同键的对象。

3.DelState——从分类账的世界状态中移除对象。

4.GetHistoryForKey——返回跨时间键的所有交易历史记录。

所有记录都作为世界状态记录被存储在CouchDB中。对象以JSON格式存储为键值对。CouchDB能更快地从数据库中查询JSON集合。在区块链状态下，所有这些记录都被存储在字节中，并且是不可变的。

Protobuf

协议缓冲区（简称protobuf）是谷歌的序列化结构化数据，其无关语言和平台，并且具有可扩展机制。与传统的数据格式（如XML或JSON）相比，序列化结构化数据以字节为单位进行编译，因此更小、更快、更简单。

为什么要使用Protobuf？

如我们所见，有User和Financial两个smartcontract将信息存储在同一个用户的分类账中，即User存储用户的基本的信息，Financial存储用户银行账户的详细信息。

但是，如果我们从查询目的的角度来看smartcontract的话，两个数据集之间就没有关系了。我们不能为User和Financial数据模型定义相同的ID作为键，因为分类帐数据存储在键值对中，如果出现相同的键，则信息将被覆盖。

这两条记录将在分类账状态中以两个不同的ID进行存储

为了解决这个问题，Protobuf提供了一个更快、更灵活的解决方案。我们只需编写一个.proto文件来描述数据结构，在本例中，是我们要存储的Financial数据结构。

因此，protobuf消息格式的字节结果直接调用到UserSmartContract并完全删除FinancialSmartContract。

Protobuf是如何运作的？

接下来，我们将了解如何设置protobuf编译器并生成protobuf消息格式。

安装

首先，我们需要遵循一定的安装流程才能使用protobuf-compiler。

$gogetgithub.com/golang/protobuf
$gogetgithub.com/golang/protobuf/proto
$goget-ugithub.com/golang/protobuf/protoc-gen-go
$exportPATH=$PATH:$GOPATH/bin

现在，安装protobuf-compiler

$sudoaptinstallprotobuf-compiler

然后，在命令行中输入protoc’。应该会显示‘Missinginputfile’（缺少输入文件），这表示protobuf-compiler已经成功安装。

示例

首先，我们需要创建一个financial.proto文件。它由Financial类型的消息格式组成，包含四个字段：银行名称、ifsc代码、帐号、创建日期。

financial.proto

syntax="proto3";
packagemain;
messageFinancial{
stringbankName=1;
stringifscCode=2;
stringaccNumber=3;
stringcreatedDate=4;
}

编译该proto文件，生成用于Financial消息格式的protobuf数据模型文件。

$protoc--go_out=.*.proto

你会看到protobuf文件已生成为financial.pb.go。该文件是与proto包兼容的数据模型，将被用于把proto消息格式转换为字节。

financial.pb.go

//Codegeneratedbyprotoc-gen-go.DONOTEDIT.
//source:financial.proto
packagemain
import(
fmt"fmt"
proto"github.com/golang/protobuf/proto"
math"math"
)
//Referenceimportstosuppresserrorsiftheyarenototherwiseused.
var_=proto.Marshal
var_=fmt.Errorf
var_=math.Inf
//Thisisacompile-timeassertiontoensurethatthisgeneratedfile
//iscompatiblewiththeprotopackageitisbeingcompiledagainst.
//Acompilationerroratthislinelikelymeansyourcopyofthe
//protopackageneedstobeupdated.
const_=proto.ProtoPackageIsVersion3//pleaseupgradetheprotopackage
typeFinancialstruct{
BankNamestring`protobuf:"bytes,1,opt,name=bankName,proto3"json:"bankName,omitempty"`
IfscCodestring`protobuf:"bytes,2,opt,name=ifscCode,proto3"json:"ifscCode,omitempty"`
AccNumberstring`protobuf:"bytes,3,opt,name=accNumber,proto3"json:"accNumber,omitempty"`
CreatedDatestring`protobuf:"bytes,4,opt,name=createdDate,proto3"json:"createdDate,omitempty"`
XXX_NoUnkeyedLiteralstruct{}`json:"-"`
XXX_unrecognized[]byte`json:"-"`
XXX_sizecacheint32`json:"-"`
}


func(m*Financial)Reset(){*m=Financial{}}
func(m*Financial)String()string{returnproto.CompactTextString(m)}
func(*Financial)ProtoMessage(){

func(*Financial)Descriptor()([]byte,[]int){
returnfileDescriptor_a283ebe7677acfbc,[]int{0}
}


func(m*Financial)XXX_Unmarshal(b[]byte)error{
returnxxx_messageInfo_Financial.Unmarshal(m,b)
}


func(m*Financial)XXX_Marshal(b[]byte,deterministicbool)([]byte,error){
returnxxx_messageInfo_Financial.Marshal(b,m,deterministic)
}


func(m*Financial)XXX_Merge(srcproto.Message){
xxx_messageInfo_Financial.Merge(m,src)
}


func(m*Financial)XXX_Size()int{
returnxxx_messageInfo_Financial.Size(m)
}


func(m*Financial)XXX_DiscardUnknown(){
xxx_messageInfo_Financial.DiscardUnknown(m)
}


varxxx_messageInfo_Financialproto.InternalMessageInfo
func(m*Financial)GetBankName()string{
ifm!=nil{
returnm.BankName
}
return""
}


func(m*Financial)GetIfscCode()string{
ifm!=nil{
returnm.IfscCode
}
return""
}


func(m*Financial)GetAccNumber()string{
ifm!=nil{
returnm.AccNumber
}
return""
}


func(m*Financial)GetCreatedDate()string{
ifm!=nil{
returnm.CreatedDate
}
return""
}


funcinit(){
proto.RegisterType((*Financial)(nil),"main.Financial")
}


funcinit(){proto.RegisterFile("financial.proto",fileDescriptor_a283ebe7677acfbc)}


varfileDescriptor_a283ebe7677acfbc=[]byte{
//136bytesofagzippedFileDescriptorProto
0x1f,0x8b,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x02,0xff,0xe2,0xe2,0x4f,0xcb,0xcc,0x4b,
0xcc,0x4b,0xce,0x4c,0xcc,0xd1,0x2b,0x28,0xca,0x2f,0xc9,0x17,0x62,0xc9,0x4d,0xcc,
0xcc,0x53,0x6a,0x66,0xe4,0xe2,0x74,0x83,0xc9,0x08,0x49,0x71,0x71,0x24,0x25,0xe6,
0x65,0xfb,0x25,0xe6,0xa6,0x4a,0x30,0x2a,0x30,0x6a,0x70,0x06,0xc1,0xf9,0x20,0xb9,
0xcc,0xb4,0xe2,0x64,0xe7,0xfc,0x94,0x54,0x09,0x26,0x88,0x1c,0x8c,0x2f,0x24,0xc3,
0xc5,0x99,0x98,0x9c,0xec,0x57,0x9a,0x9b,0x94,0x5a,0x24,0xc1,0x0c,0x96,0x44,0x08,
0x08,0x29,0x70,0x71,0x27,0x17,0xa5,0x26,0x96,0xa4,0xa6,0xb8,0x24,0x96,0xa4,0x4a,
0xb0,0x80,0xe5,0x91,0x85,0x92,0xd8,0xc0,0x4e,0x32,0x06,0x04,0x00,0x00,0xff,0xff,
0x44,0x01,0xf8,0x14,0xa5,0x00,0
现在，我们将在Usersmartcontract中创建一个额外的数据字段financial。
typeUserstruct{
IDstring`json:"id"`
Emailstring`json:"email"`
Namestring`json:"name"`
Mobilestring`json:"mobile"`
Agestring`json:"age"`
Financialstring`json:"financial"`
}

Financial消息格式参考

financial:=&Financial{
ID:"F1",
BankName:"HellenicBank",
IFSCCode:"1234",
AccNumber:"8765",
CreatedDate:"12/12/08,
}

在将用户记录添加到分类帐时，还可以将financial消息格式添加到相同的Usersmartcontract中。

packagemain
import(
"fmt"
"log"
"github.com/golang/protobuf/proto"
)


funcmain(){
financial:=&Financial{
BankName:"HellenicBank",
IFSCCode:"1234",
AccNumber:"8765",
CreatedDate:"12/12/08,
}
financialdata,err:=proto.Marshal(financial)
iferr!=nil{
log.Fatal("marshalingerror:",err)
}


userdata:=&User{
ID:"1",
Email:"[email protected]",
Name:"James",
Mobile:"8765432",
Age:"34",
Financial:string(financialdata),
}


userDataJSONasBytes,err:=json.Marshal(userdata)


iferr!=nil{
returnshim.Error(err.Error())
}
indexName:="id"
userNameIndexKey,err:=stub.CreateCompositeKey(indexName,[]string{userdata.ID})


iferr!=nil{
returnshim.Error(err.Error())
}


err=stub.PutState(userNameIndexKey,userDataJSONasBytes)
iferr!=nil{
returnshim.Error(err.Error())

解析Protobuf

解析protobuf数据非常简单，因为它以字节的形式存储记录，可以使用Financialproto轻松地对其进行解析。

financialByteData,err:=proto.Marshal(financialData)
iferr!=nil{
log.Fatal("marshalingerror:",err)
}


//Parsingthefinancialbytedata
financial:=&Financial{}
err=proto.Unmarshal(financialByteData,financial)
iferr!=nil{
log.Fatal("unmarshalingerror:",err)
}


fmt.Println("BankName:"+financial.GetBankName())
fmt.Println("IFSCCode:"+financial.GetIfscCode())
fmt.Println("AccNumber:"+financial.GetAccNumber())
fmt.Println("CreatedDate:"+financial.GetCreatedDate()

总结

Protobuf简化了数据处理和格式化。它使用特殊生成的源代码来构造数据，从而实现在同一smartcontract中轻松写入和读取数据。

参考文献

1.https://developers.google.com/protocol-buffers

2.https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/gotutorial

以上，就是在超级账本HyperledgerFabric中将Protobu用于到SmartContract的基本概述。

希望你能有所收获！

原文链接：https://hackernoon.com/what-is-protobuf-in-hyperledger-fabric-explained-gk7s32fz

本文为CSDN翻译，转载请注明出处。

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本文来源：区块链大本营
原文标题：超级账本Hyperledger Fabric中的Protobuf到底是什么？

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编译者/作者：区块链大本营

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