以太坊源碼分析：共識（1）礦工

前言

礦工在PoW中負責了產生區塊的工做，把一大堆交易交給它，它生成一個證實本身作了不少工做的區塊，而後將這個區塊加入到本地區塊鏈而且廣播給其餘節點。

接下來咱們將從如下角度介紹礦工：

1. 角色。礦工不是一我的，而是一類人，能夠把這一類人分紅若干角色。
2. 經過了解一個區塊產生的主要流程，掌握礦工的工做流。
3. 經過了解礦工的主要函數介紹，掌握礦工的主要挖礦機制。

介紹礦工由哪些部分組成，會和哪些其餘模塊進行交互，這些部分是如何協做產生區塊的。

角色

有3種角色：miner、worker、agent。咱們分別使用礦長、副礦長、礦工進行類比。

• miner：是礦長，負責管理整個礦場的運做，好比：啓動、中止挖礦，處理外部請求，設置挖礦得到的獎勵的錢包地址等等。
• worker：副礦長，負責具體挖礦工做的安排，把挖礦任務（Work）安排給agent。
• agent：真實的礦工，他們負責挖礦，把本身的勞動成果（Result）交給worker，agent默認只有1個，能夠經過API建立多個。

一個區塊產生的主要流程

實際的挖礦過程基本不涉及miner，只涉及worker、agent和engine，engine是共識引擎模塊，咱們利用下圖介紹生成一個區塊的主要流程。

挖礦過程當中只涉及engine的3個接口：1）Prepare()挖礦前的準備工做，2）Finalize()造成一個基本定型的區塊，3）Seal()造成最終的區塊。

1. worker把區塊頭、交易、交易執行的收據等傳遞給engine.Finalize。
2. engine.Finalize返回一個block，該block的header中缺乏Nonce和MixDigest，這兩個值是挖礦獲取的。
3. worker把block封裝到work，把work發送給全部的agent。
4. agent.update把work傳遞給agent.mine。
5. agent.mine把work傳遞給engine.Seal，調用engine.Seal挖礦。
6. engine.Seal把Nonce和MixDigest填到區塊頭，生成一個new block交給agent.mine.
7. agent.mine把new block封裝成Result，發送給worker。

礦工的主要函數

介紹miner、worker和agent的主要函數，他們是礦工的具體運做機制。

miner的主要函數

主要關注2個函數：

1. New()：負責建立miner。還建立1個worker和1個agent，但agent還能夠經過API建立，而後啓動update函數。
2. update()：負責關注downloader的3個事件：StartEvent、DoneEvent、FailedEvent。StartEvent是開始同步區塊，必須中止挖礦，DoneEvent和FailedEvent是同步成功或者失敗，是同步的結束，已經能夠挖礦了。代表：挖礦和同步區塊不可同時進行，儘可能下降了區塊衝突的可能。

worker的主要函數

主要是3個函數：

1. commitNewWork()：負責生成work，分配agent。這個階段作了不少工做，調用Engine.Prepare進行準備工做，建立Header，執行交易，獲取Uncle，使用Engine.Finalize造成「基本定型」的臨時區塊，建立Work，最後把work傳遞給agent。另外commitNewWork存在多處調用，而且worker有wait和update另外2個協程，他們都會調用commitNewWork，因此存在臨界區須要謹慎加鎖。
2. update()：負責處理外部事件。它是死循環，主要處理3種事件：1）ChainHeadEvent，有了新區塊頭，因此得切換到挖下一個高度的區塊，2）ChainSideEvent，收到了uncle區塊，緩存起來，3）TxPreEvent，預處理交易，若是在挖礦執行commitNewWork，若是未挖礦，則交易設置爲未決狀態。
3. wait()：負責處理agent挖礦的結果。它是死循環，一直等待接收agent發回的result，而後把區塊加入到本地數據庫，若是沒有問題，就發佈NewMinedBlockEvent事件，通告其餘節點挖到了一個新塊。

agent的主要函數

主要2個函數:

1. update()：負責接收worker發來的任務（work）。它是死循環，把work交給mine去挖礦。
2. mine()：負責挖礦。它擁有挖礦的能力，調用Engine.Seal挖礦，若是挖礦成功則生成result，發送給worker。
   

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