Hyperledger Fabric 超級帳本 Java 開發區塊鏈環境構建

時間  2019-12-07
標籤 hyperledger fabric 超級 帳本 java 開發 區塊 鏈環 構建 欄目 Java 简体版
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面向 Java 開發人員的鏈代碼簡介

您據說過區塊鏈超級帳本Hyperledger Fabric？對Java開發人員有何用。我將分步展現用 Hyperledger Fabric v0.6來搭建開發環境、構建、運行和執行使用Java語言編寫的智能合約或鏈代碼。您將安裝一些工具，定義本地區塊鏈網絡，構建並運行一個鏈代碼智能合約。html

有關區塊鏈的概述，請參閱 developerWorks 博客中的 「區塊鏈是什麼？分佈式帳本技術入門」。java

前提條件

本教程假設您知足如下前提條件：node

  • 據說過區塊鏈或 Hyperledger Fabric 框架
  • 擁有中等水平的 Java 編程知識，以及使用該語言和平臺的經驗

  • 熟悉或（最好）精通使用：git

    • Eclipse IDE
    • Docker 和 Docker Compose
    • Gradle
    • Linux 命令行
    • SoapUI 或另外一種 HTTP 客戶端軟件，好比 Postman

您還應該可以在最少的指導下在計算機上安裝軟件。因爲篇幅所限，我不會介紹全部必要軟件的詳細安裝說明；爲您提供軟件的網站應該提供了安裝說明。github

深刻介紹本教程以前，我想簡單說說區塊鏈。web

區塊鏈基礎

儘管關於區塊鏈存在大量炒做，但它確實物有所值。該技術不只自己頗有趣，並且它是顛覆性的，有潛力完全變革互聯網上的業務執行方式。docker

如何變革？讓咱們來想一想一次成功的業務交易的基本屬性：編程

  • 信任：咱們達成了協議，但我可以真的相信您會遵照它（或尊重我）嗎？
  • 透明性：容許查看 「幕後狀況」（這既能創建信任，又能減小對信任的需求）。
  • 責任性：用來定義肯定全部各方是否都認爲該協議得以遵照的條件。

兩方或多方之間的任何業務關係的健康程度對應於上述 3 種屬性的不一樣級別（例如，更信任意味着須要的透明度更少，反之亦然），但其中一些屬性必須存在，不然就會出現問題。ubuntu

「區塊鏈技術正被快速應用到您身邊的軟件開發項目中。您準備好了嗎？」

區塊鏈有何幫助？首先，經過使用通用框架，業務合做夥伴能夠提早創建一個信任網絡。而後，經過使用對全部交易方可見的帳本，區塊鏈提供了透明性。最後，經過採用全部各方的一致意見（使用智能合約或鏈代碼的形式），創建了責任制。瀏覽器

這對 Java 開發人員有何意義？

Hyperledger 社區和 Hyperledger Fabric 的快速發展，意味着區塊鏈技術正快速被應用到您身邊的軟件開發項目中。您準備好了嗎？

區塊鏈技術發展形勢

有時，開發技術可能會妨礙業務問題的解決。本教程的主要目的是展現如何編寫 Java 鏈代碼，因此我選擇了最簡單的開發技術組合來實現此目的。

也就是說，該組合中的組件還有其餘選擇。在本教程中，我將使用 Docker 做爲網絡容器環境，而另外一個選擇是帶 VirtualBox 的 Vagrant。若是從未使用過 Vagrant，您至少應該嘗試一下。

Docker 是一個容器環境，而 Vagrant 使用了虛擬化。在與 VirtualBox 結合使用時，虛擬化環境對計算環境進行了不一樣程度的控制，這一點備受一些開發人員的青睞（使其成爲 fabric 開發人員的理想選擇）。

若是想進一步瞭解容器化與虛擬化孰優孰劣，請參閱 developerWorks 博客上的 「Docker 是什麼？容器對應用程序有哪些好處的簡介」。

若是開發人員只想編寫代碼，而沒必要擔憂容器、虛擬化或任何基礎架構，那麼能夠選擇 IBM® Bluemix®。儘管 Bluemix 支持運行完整的 IBM 區塊鏈網絡，但它目前還不支持使用 Java 語言開發鏈代碼。預計此狀況很快就會發生變化，因此請時刻關注。

若是在您的印象中，區塊鏈技術當時的發展狀況很是不穩定，您是對的。可是，這意味着您在恰當的時機（從一開始）就開始接觸區塊鏈和鏈代碼。隨着該技術發展成熟，您早期階段學習該技術的投資將會不斷獲得豐厚的回報。

區塊鏈是可以完全改變每一個人的業務執行方式的顛覆式技術之一。這類技術不只包括 B2B，還包括 B2C，甚至還有 C2C。這的確是一個很是激動人心的時刻。

讓咱們開始吧！

設置開發環境

要運行鏈代碼，首先須要設置開發環境。

完成本節後，您就能夠運行一個 Hyperledger Java 鏈代碼示例了，在該示例中，您將在真實鏈代碼上部署和調用交易。而後，我將展現如何（幾乎）從頭編寫一個新鏈代碼程序。

在本節中，您將：

  • 設置網絡環境 — 用於運行您的本地區塊鏈網絡。
  • 安裝構建軟件 — 用於構建您的鏈代碼。
  • 安裝一個 HTTP 客戶端 — 用於在您的鏈代碼上調用交易。
  • 啓動區塊鏈網絡。
  • 構建 Java shim 客戶端 JAR。

實話說，要編寫鏈代碼，有許多設置工做要作。可是，若是您按照這些說明進行操做並稍微勤奮一點，您的付出將是值得的。

1.設置網絡環境

本教程將使用 Docker 以及來自 Docker Hub 的預構建區塊鏈網絡組件鏡像來運行本地區塊鏈網絡。若是願意的話，能夠從頭構建 fabric（畢竟它是開源的），但在此階段，使用 Docker Hub 中提供的預構建的 Hyperledger Fabric 鏡像更容易一些。

我在介紹中已經提到過，另外一個選擇（您可能在 Hyperledger 文檔中看到過）是使用 Vagrant 和 VirtualBox。Vagrant 是 fabric 開發人員的一個不錯選擇，但做爲鏈代碼開發人員，與處理 fabric 自己相比，咱們更關心鏈代碼的構建、運行和測試。

若是已經安裝 Docker 1.12 版或更高版本，能夠跳到下一節（「安裝構建軟件」）。在下面的操做說明中，假設您還沒有安裝 Docker（也就是說，您不是從之前的 Docker 版本進行升級）。安裝 Docker 的過程當中也會安裝 Docker Compose，該工具用於定義和運行須要多個容器的應用程序，好比本教程中將運行的本地 Hyperledger 區塊鏈網絡。

安裝 Docker
可在這裏找到針對 Mac、Windows 和 Linux 的安裝說明：

將 Docker 安裝在 Mac、Windows 和 Linux 上

驗證 Docker 安裝
要測試 Docker 安裝，可打開一個終端窗口（或 Windows 上的命令提示符）並鍵入如下命令：

docker -v
docker-compose -v

您會得到如下輸出：

$ docker -v
Docker version 1.13.1, build 092cba3
$ docker-compose -v
docker-compose version 1.11.1, build 7c5d5e4

若是想查看 Docker 的實際運行效果，您可運行 hello-world 鏡像，以下所示：

$ docker run hello-world
Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
78445dd45222: Pull complete 
Digest: sha256:c5515758d4c5e1e838e9cd307f6c6a0d620b5e07e6f927b07d05f6d12a1ac8d7
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest
 

Hello from Docker! This message shows that your installation appears to be working correctly.

 
To generate this message, Docker took the following steps:
 1. The Docker client contacted the Docker daemon.
 2. The Docker daemon pulled the "hello-world" image from the Docker Hub.
 3. The Docker daemon created a new container from that image which runs the
    executable that produces the output you are currently reading.
 4. The Docker daemon streamed that output to the Docker client, which sent it
    to your terminal.
 
To try something more ambitious, you can run an Ubuntu container with:
 $ docker run -it ubuntu bash
 
Share images, automate workflows, and more with a free Docker ID:
 https://cloud.docker.com/
 
For more examples and ideas, visit:
 https://docs.docker.com/engine/userguide/

2.安裝構建軟件

對於構建系統，Hyperledger Fabric 使用了 Gradle，本教程也將使用它。Gradle 是一個構建自動化系統，它結合使用了指定構建組件的簡單語法與 Apache Ant 和 Apache Maven 的最佳特性，建立了一個容易使用的強大構建系統。如此多開發人員正將他們的項目切換到 Gradle，這不足爲奇。請注意，本文使用的是 Gradle 3.3 版本。使用其餘版本的 Gradle 可能會致使項目搭建失敗。

能夠在 Gradle 主頁 上進一步瞭解 Gradle（和它的一些知名度高的用戶）。

安裝 Gradle
要安裝 Gradle，請按照下面的說明進行操做：

將 Gradle 安裝在 Mac、Windows 和 Linux 上

驗證 Gradle 安裝
要驗證 Gradle 安裝，可打開一個終端窗口並執行此命令：

gradle -v

您會看到如下輸出：

$ gradle -v
 
------------------------------------------------------------
Gradle 3.3
------------------------------------------------------------
 
Build time:   2017-01-03 15:31:04 UTC
Revision:     075893a3d0798c0c1f322899b41ceca82e4e134b
 
Groovy:       2.4.7
Ant:          Apache Ant(TM) version 1.9.6 compiled on June 29 2015
JVM:          1.8.0_102 (Oracle Corporation 25.102-b14)
OS:           Mac OS X 10.12.3 x86_64

3.安裝 HTTP 客戶端

接下來安裝 HTTP 客戶端軟件，它容許鏈代碼與 Hyperledger 區塊鏈結構的 REST 接口進行通訊。您的瀏覽器能夠發出 HTTP GET，但要與 fabric 進行交互，您須要可以經過 POST 發出消息。這意味着您須要一個 HTTP 客戶端。

我爲本教程選擇的 HTTP 客戶端是 SoapUI，它提供了一個強大的、容易使用的、包含許多功能的免費社區版本。

安裝 SoapUI
要安裝 SoapUI，請按照下面的說明進行操做：

爲 Mac OS、Windows 和 Linux 安裝 SoapUI

驗證 SoapUI 安裝
要確認 SoapUI 已安裝，可在計算機上啓動該應用程序。在 Mac OS 上，打開 SoapUI 後會顯示 SoapUI Starter Page，如圖 1 所示。

Mac OS X 上的 SoapUI
Mac OS X 上的 SoapUI

4.啓動區塊鏈網絡

如今您已安裝開發和測試鏈代碼所需的軟件，是時候啓動本地區塊鏈網絡了。第一步是定義網絡的配置。

首先，建立一個目錄，用它做爲鏈代碼開發過程當中使用的全部源代碼的 root 目錄。在本教程中，我將使用 ~/home/mychaincode（或 Windows 上的 C:homechaincode）。

接下來，將 GOPATH 環境變量設置爲此路徑。咱們不會編譯任何 Go 代碼，也不會構建 Golang 包或其餘二進制文件，但 Golang 術語已融合到 Hyperledger 中，因此熟悉按 Go 語言和 GOPATH 的方式進行思考是一個不錯的主意。

在 Linux 上，執行如下命令：

export GOPATH=~/home/mychaincode

或者在 Windows 上，可使用如下命令：

SET GOPATH=C:\home\mychaincode

接下來，必須告訴 Docker Compose 如何建立和運行區塊鏈對等網絡。該網絡是使用 YAML 定義的，應該將它命名爲 docker-compose.yml。能夠將文件命名爲其餘名稱，但在啓動 Docker Compose 時，必須指定 -f 標誌。建議堅持使用默認名稱，也就是 docker-compose.yml。

在 GOPATH 的 root 目錄中建立 docker-compose.yml 文件。粘貼如下內容：

membersrvc:
  image: hyperledger/fabric-membersrvc
  ports:
    - "7054:7054"
  command: membersrvc
vp0:
  image: hyperledger/fabric-peer:x86_64-0.6.0-preview
  ports:
    - "7050:7050"
    - "7051:7051"
    - "7053:7053"
  environment:
    - CORE_PEER_ADDRESSAUTODETECT=true
    - CORE_VM_ENDPOINT=unix:///var/run/docker.sock
    - CORE_LOGGING_LEVEL=DEBUG
    - CORE_PEER_ID=vp0
    - CORE_PEER_PKI_ECA_PADDR=membersrvc:7054
    - CORE_PEER_PKI_TCA_PADDR=membersrvc:7054
    - CORE_PEER_PKI_TLSCA_PADDR=membersrvc:7054
    - CORE_SECURITY_ENABLED=false
    - CORE_SECURITY_ENROLLID=test_vp0
    - CORE_SECURITY_ENROLLSECRET=MwYpmSRjupbT
  links:
    - membersrvc
  command: sh -c "sleep 5; peer node start --peer-chaincodedev"

這裏涉及許多內容，其中大部份內容都不屬於本教程的討論範圍，但我想稍微解釋一下。

  • 此文件告訴 Docker Compose 定義兩個服務：

    • membersrvc：提供成員服務的成員服務節點，具體來說，它是一個證書籤發機構 (CA)，負責處理全部加密解密工做（好比頒發和撤銷證書）。將用於此目的的預構建 Docker 鏡像命名爲 hyperledger/fabric-membersrvc。
    • vp0：網絡中的單獨驗證對等節點。對於開發目的，咱們不須要奢侈地執行對等網絡驗證，只須要一個對等節點便可。將用於此目的的預構建 Docker 鏡像命名爲 hyperledger/fabric-peer： x86_64-0.6.0-preview。請注意，因爲 Fabric 版本升級，若是省略掉冒號及以後的字符，會致使構建錯誤。此處指定使用 Fabric 0.6 版本。hyperledger/fabric-peer 等同於 hyperledger/fabric-peer：latest。
  • 一些環境變量由 vp0 對等節點設置。請注意，CORE_LOGGING_LEVEL 變量被設置爲 DEBUG。這會生成大量輸出，這些輸出有時很方便。可是，若是想要更少的輸出，可將該級別更改成 INFO。請參閱 Hyperledger 設置文檔中的 「日誌控制」 瞭解日誌級別的更多信息。

能夠在 Docker 網站 上找到有關 Docker Compose YML 文件定義的更多信息。

接下來請注意，CORE_SECURITY_ENABLED 的值爲 false。這意味着 fabric 不須要您發送任何類型的最終用戶憑證。安全性不屬於本教程的討論範圍，可是若是您有興趣瞭解更多信息，能夠根據您的鏈代碼請求來查閱這篇安全功能說明。

最後提醒一句：對任何這些值的默認設置（尤爲是端口值）的任何改動都有可能致使本教程中的示例沒法運行。區塊鏈網絡是一組分佈式軟件組件，它們須要通過精確協調的通訊。強烈建議在理解 fabric 的全部組件如何相互做用以前，不要更改端口值的默認值。

完成區塊鏈的定義後，就能夠啓動本地區塊鏈網絡了。爲此，請運行 Docker Compose。導航到您的 $GOPATH 並執行此命令：

docker-compose up

您會在終端窗口中得到如下輸出：

$ docker-compose up
.
.
Pulling membersrvc (hyperledger/fabric-membersrvc:latest)...
latest: Pulling from hyperledger/fabric-membersrvc
.
.
Status: Downloaded newer image for hyperledger/fabric-membersrvc:latest
Pulling vp0 (hyperledger/fabric-peer:latest)...
latest: Pulling from hyperledger/fabric-peer
.
.
Status: Downloaded newer image for hyperledger/fabric-peer:latest
Creating mychaincode_membersrvc_1
Creating mychaincode_vp0_1
Attaching to mychaincode_membersrvc_1, mychaincode_vp0_1
vp0_1         | 19:30:03.773 [logging] LoggingInit -> DEBU 001 Setting default logging level to DEBUG for command 'node'
vp0_1         | 19:30:03.773 [nodeCmd] serve -> INFO 002 Running in chaincode development mode
.
.
.
vp0_1         | 19:30:04.146 [peer] chatWithSomePeers -> DEBU 07c Starting up the first peer of a new network
vp0_1         | 19:30:04.146 [consensus/statetransfer] verifyAndRecoverBlockchain -> DEBU 07d Validating existing blockchain, highest validated block is 0, valid through 0
vp0_1         | 19:30:04.146 [consensus/statetransfer] blockThread -> INFO 07e Validated blockchain to the genesis block
vp0_1         | 19:30:04.146 [consensus/handler] 1 -> DEBU 07f Starting up message thread for consenter
vp0_1         | 19:30:04.146 [nodeCmd] serve -> INFO 080 Starting peer with ID=name:"vp0" , network ID=dev, address=172.17.0.3:7051, rootnodes=, validator=true
vp0_1         | 19:30:04.146 [rest] StartOpenchainRESTServer -> INFO 081 Initializing the REST service on 0.0.0.0:7050, TLS is disabled.
vp0_1         | 19:30:04.147 [peer] ensureConnected -> DEBU 082 Starting Peer reconnect service (touch service), with period = 6s
.
.

此輸出告訴您該網絡在正常運行，已準備好接受鏈代碼註冊請求。

備註：突出顯示的行應該僅在第一次運行區塊鏈網絡時出現，由於 Docker 須要從 Docker Hub 下載鏡像。鏡像下載到計算機後，僅在來自 Docker Hub 的鏡像比您計算機上的鏡像更新時，Docker 纔會拉入它們。

如今已準備好構建 Java shim 客戶端 JAR，它容許 Java 語言鏈代碼與 Hyperledger Fabric 框架進行通訊。

5.構建 Java shim 客戶端 JAR

在運行鏈代碼示例前，須要從 Hyperledger 的 GitHub 存儲庫獲取最新的源代碼。

首先，須要將 Hyperledger Fabric 克隆到本地機器上，以便構建鏈代碼（備註：這是一項臨時措施；在之後某個時刻，應該能從主要的 Maven 存儲庫訪問 Java shim 客戶端 JAR）。

備註：回想一下，您以前已將 GOPATH 設置爲 Linux（或 Mac）上的 ~/home/mychaincode 或 Windows 上的 C:homemychaincode。

執行此命令來建立結構構建腳本所指望的目錄結構：

mkdir -p $GOPATH/src/github.com/hyperledger

接下來，導航到已建立的新目錄結構的底部：

cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger

您須要從這裏獲取 Hyperledger 源代碼，以便構建 Java shim 客戶端 JAR。

可經過兩種方式得到 Hyperledger 源代碼。

  • 不使用 git：

導航到 Hyperledger GitHub 鏡像，選擇v0.6分支，並單擊 Clone or download 按鈕，而後單擊 Download ZIP（參見圖 2）。一個名爲 fabric-master.zip 的 ZIP 文件被下載到您的計算機，您能夠將它解壓到 $GOPATH/src/github.com/hyperledger。備註：請確保在解壓該文件時，將 root 目錄的名稱從 fabric-master 更改成 fabric。

  • 使用 git：

導航到 $GOPATH/src/github.com/hyperledger，將文本字段中的 URL 複製到 「Clone with HTTPS」 框中（參見圖 2 中的箭頭），而後使用複製的 URL 執行此命令：

git clone https://github.com/hyperledger/fabric.git

或

git clone –b v0.6 
https://gerrit.hyperledger.org/r/fabric

您會看到 git 命令返回瞭如下終端窗口輸出：

$ git clone https://github.com/hyperledger/fabric.git
Cloning into 'fabric'...
remote: Counting objects: 26976, done.
remote: Compressing objects: 100% (406/406), done.
remote: Total 26976 (delta 172), reused 0 (delta 0), pack-reused 26558
Receiving objects: 100% (26976/26976), 43.68 MiB | 4.85 MiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (15114/15114), done.

Hyperledger GitHub 鏡像

如今您已準備好構建 Java 鏈代碼 shim 客戶端 JAR。導航到 $GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim/java 並運行如下兩個命令：

gradle -b build.gradle clean
gradle -b build.gradle build

Gradle 構建輸出應以下所示：

$ cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim/java
$ gradle -b build.gradle clean
Starting a Gradle Daemon (subsequent builds will be faster)
:core:chaincode:shim:java:clean
 
BUILD SUCCESSFUL
 
Total time: 5.422 secs
$ gradle -b build.gradle build
:core:chaincode:shim:java:copyProtos UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:extractIncludeProto
:core:chaincode:shim:java:extractProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:generateProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:compileJava
:core:chaincode:shim:java:processResources
:core:chaincode:shim:java:classes
:core:chaincode:shim:java:jar
:core:chaincode:shim:java:assemble
:core:chaincode:shim:java:extractIncludeTestProto
:core:chaincode:shim:java:extractTestProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:generateTestProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:compileTestJava UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:processTestResources UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:testClasses UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:test UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:check UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:build
:core:chaincode:shim:java:copyToLib
:core:chaincode:shim:java:generatePomFileForMavenJavaPublication
:core:chaincode:shim:java:publishMavenJavaPublicationToMavenLocal
:core:chaincode:shim:java:publishToMavenLocal
 
BUILD SUCCESSFUL
 
Total time: 4.521 secs

構建過程當中執行的最後一件事是，將 shim 客戶端 JAR 添加到本地 Maven 存儲庫。如今您已準備好構建鏈代碼。除非在將來某個時刻要更新結構源代碼，或者出於某種緣由想要再次從新構建 shim 客戶端 JAR，不然不須要再次運行 Java shim 客戶端 JAR。

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