比特幣原始碼解析(22)
0x01 AppInitMain Step 7: load block chain
計算快取大小
fReindex = gArgs.GetBoolArg("-reindex", false);
bool fReindexChainState = gArgs.GetBoolArg("-reindex-chainstate", false);
// cache size calculations
int64_t nTotalCache = (gArgs.GetArg("-dbcache", nDefaultDbCache) << 20);
nTotalCache = std: :max(nTotalCache, nMinDbCache << 20); // total cache cannot be less than nMinDbCache
nTotalCache = std::min(nTotalCache, nMaxDbCache << 20); // total cache cannot be greater than nMaxDbcache
int64_t nBlockTreeDBCache = nTotalCache / 8;
nBlockTreeDBCache = std::min(nBlockTreeDBCache, (gArgs.GetBoolArg ("-txindex", DEFAULT_TXINDEX) ? nMaxBlockDBAndTxIndexCache : nMaxBlockDBCache) << 20);
nTotalCache -= nBlockTreeDBCache;
int64_t nCoinDBCache = std::min(nTotalCache / 2, (nTotalCache / 4) + (1 << 23)); // use 25%-50% of the remainder for disk cache
nCoinDBCache = std::min(nCoinDBCache, nMaxCoinsDBCache << 20); // cap total coins db cache
nTotalCache - = nCoinDBCache;
nCoinCacheUsage = nTotalCache; // the rest goes to in-memory cache
int64_t nMempoolSizeMax = gArgs.GetArg("-maxmempool", DEFAULT_MAX_MEMPOOL_SIZE) * 1000000;
LogPrintf("Cache configuration:\n");
LogPrintf("* Using %.1fMiB for block index database\n", nBlockTreeDBCache * (1.0 / 1024 / 1024));
LogPrintf("* Using %.1fMiB for chain state database\n", nCoinDBCache * (1.0 / 1024 / 1024));
LogPrintf("* Using %.1fMiB for in-memory UTXO set (plus up to %.1fMiB of unused mempool space)\n", nCoinCacheUsage * (1.0 / 1024 / 1024), nMempoolSizeMax * (1.0 / 1024 / 1024));
-reindex
:從磁碟上的blk*.dat
中重建chain state
和block index
。
-reindex-chainstate
:從當前的區塊索引中建立chain state
。
-dbcache
:設定資料庫快取大小,單位為MB,預設值為450.
-txindex
:維護完整的交易索引,主要是被getrawtransaction
這個rpc呼叫來使用,預設不啟用。
-maxmempool
:設定交易記憶體池的最大大小,單位為MB,預設值為300。
首先從命令列中獲取兩個引數,這兩個重索引預設都是不啟用。接下來開始計算快取的大小,首先是總的快取大小用nTotalCache
表示,通過-dbcache
引數設定,然後這個值要取在nMinDbCache
和nMaxDbCache
之間。接下來計算nBlockTreeDBCache
和nCoinDBCache
以及nCoinCacheUsage
,並且nTotalCache = nBlockTreeDBCache +nCoinDBCache + nCoinCacheUsage
。
載入區塊索引
接下來是一個很長的while
迴圈語句,這個迴圈用來,我們一點一點來進行分析。
bool fLoaded = false;
while (!fLoaded && !fRequestShutdown) {
bool fReset = fReindex;
std::string strLoadError;
uiInterface.InitMessage(_("Loading block index..."));
nStart = GetTimeMillis();
do {
try {
UnloadBlockIndex();
delete pcoinsTip;
delete pcoinsdbview;
delete pcoinscatcher;
delete pblocktree;
首先設定了一個標記變數fLoaded
表示索引載入是否成功,如果執行完迴圈體發現此變數還是false
並且沒有請求關閉程式的話,那麼就再執行一遍。由於此迴圈體可能不止執行一遍,所以先呼叫UnloadBlockIndex()
來清除上次迴圈可能設定的一些變數,這個函式的實現如下,
UnloadBlockIndex
// May NOT be used after any connections are up as much
// of the peer-processing logic assumes a consistent
// block index state
void UnloadBlockIndex()
{
LOCK(cs_main); // 執行緒安全訪問
setBlockIndexCandidates.clear(); //
chainActive.SetTip(nullptr);
pindexBestInvalid = nullptr;
pindexBestHeader = nullptr;
mempool.clear();
mapBlocksUnlinked.clear();
vinfoBlockFile.clear();
nLastBlockFile = 0;
nBlockSequenceId = 1;
setDirtyBlockIndex.clear();
setDirtyFileInfo.clear();
versionbitscache.Clear();
for (int b = 0; b < VERSIONBITS_NUM_BITS; b++) {
warningcache[b].clear();
}
for (BlockMap::value_type& entry : mapBlockIndex) {
delete entry.second;
}
mapBlockIndex.clear(); //維護所有的區塊索引
//mapBlockIndex型別為unordered_map<uint256, CBlockIndex*, BlockHasher>
fHavePruned = false;
}
寫入重索引
pblocktree = new CBlockTreeDB(nBlockTreeDBCache, false, fReset);
if (fReset) {
pblocktree->WriteReindexing(true);
//If we're reindexing in prune mode, wipe away unusable block files and all undo data files
if (fPruneMode)
CleanupBlockRevFiles();
}
if (fRequestShutdown) break;
接下來建立一個CBlockTreeDB
類,這個類是用來向/blocks/index/*
下面的檔案進行讀寫操作。然後判斷fReset
是否為true
,這個變數也就是-reindex
用來設定是否重新建立所有的索引,如果為true
,那麼就呼叫CBlockTreeDB
中的WriteReindexing
向資料庫中寫入資料,具體的呼叫過程如下:
bool CBlockTreeDB::WriteReindexing(bool fReindexing) {
if (fReindexing)
return Write(DB_REINDEX_FLAG, '1');
else
return Erase(DB_REINDEX_FLAG);
}
// WriteReindexing再呼叫從CDBWrapper中繼承的Write
template <typename K, typename V>
bool Write(const K& key, const V& value, bool fSync = false)
{
CDBBatch batch(*this);
batch.Write(key, value);
return WriteBatch(batch, fSync);
}
//Write再呼叫同類中的WriteBatch實現向leveldb資料庫中寫入資料
// 其中的pdb就是leveldb資料庫指標
bool CDBWrapper::WriteBatch(CDBBatch& batch, bool fSync)
{
leveldb::Status status = pdb->Write(fSync ? syncoptions : writeoptions, &batch.batch);
dbwrapper_private::HandleError(status);
return true;
}
接下來的fPruneMode
引數在http://blog.csdn.net/pure_lady/article/details/77982837#t1已經介紹過,是用來修剪已確認的區塊的,這裡如果在啟用了重索引,那麼就得先刪除已驗證的區塊資訊。CleanupBlockRevFiles()
的實現如下:
// If we're using -prune with -reindex, then delete block files that will be ignored by the
// reindex. Since reindexing works by starting at block file 0 and looping until a blockfile
// is missing, do the same here to delete any later block files after a gap. Also delete all
// rev files since they'll be rewritten by the reindex anyway. This ensures that vinfoBlockFile
// is in sync with what's actually on disk by the time we start downloading, so that pruning
// works correctly.
void CleanupBlockRevFiles()
{
std::map<std::string, fs::path> mapBlockFiles;
// Glob all blk?????.dat and rev?????.dat files from the blocks directory.
// Remove the rev files immediately and insert the blk file paths into an
// ordered map keyed by block file index.
LogPrintf("Removing unusable blk?????.dat and rev?????.dat files for -reindex with -prune\n");
fs::path blocksdir = GetDataDir() / "blocks";
for (fs::directory_iterator it(blocksdir); it != fs::directory_iterator(); it++) {
if (is_regular_file(*it) &&
it->path().filename().string().length() == 12 &&
it->path().filename().string().substr(8,4) == ".dat")
{
if (it->path().filename().string().substr(0,3) == "blk")
mapBlockFiles[it->path().filename().string().substr(3,5)] = it->path();
else if (it->path().filename().string().substr(0,3) == "rev")
remove(it->path());
}
}
// Remove all block files that aren't part of a contiguous set starting at
// zero by walking the ordered map (keys are block file indices) by
// keeping a separate counter. Once we hit a gap (or if 0 doesn't exist)
// start removing block files.
int nContigCounter = 0;
for (const std::pair<std::string, fs::path>& item : mapBlockFiles) {
if (atoi(item.first) == nContigCounter) {
nContigCounter++;
continue;
}
remove(item.second);
}
}
首先解釋下開頭的註釋,如果我們將-reindex
和-prune
一起用,那麼就將重索引時不考慮的一些區塊檔案直接刪除。因為重索引是從0號區塊一直連續的讀取,直到某一個區塊資訊缺失就停止讀取,缺失的區塊之後所有的區塊都會被直接刪除。同時還需要刪除rev
檔案,因為這些檔案在重索引時會重新生成,關於rev
檔案的介紹,可以參考之前說過的http://blog.csdn.net/pure_lady/article/details/77982837#t1。根據註釋的內容來看,這個函式要做的就是刪除某個缺失的區塊之後所有的區塊資料,以及rev
開頭的檔案。那麼接下來的程式碼就比較容易看懂了:先將所有的檔案和對應的路徑儲存到一個map
中,然後用一個變數nContigCounter
從0開始計數,直到遇到第一個不一致的檔名,就從這個開始刪除。
LoadBlockIndex
// LoadBlockIndex will load fTxIndex from the db, or set it if
// we're reindexing. It will also load fHavePruned if we've
// ever removed a block file from disk.
// Note that it also sets fReindex based on the disk flag!
// From here on out fReindex and fReset mean something different!
if (!LoadBlockIndex(chainparams)) {
strLoadError = _("Error loading block database");
break;
}
解釋下注釋:LoadBlockIndex
首先將從資料庫中載入fTxIndex
變數,如果是在進行重索引那麼就從命令列讀取fTxIndex
的值。另外如果我們之前刪除過區塊檔案,那麼這裡還會架子啊fHavePruned
變數,同時還會根據磁碟上的標記來設定fReindex
變數,並且從此往後fReindex
和fReset
就表示不同的含義。我們再來看看LoadBlockIndex
的實現:
bool LoadBlockIndex(const CChainParams& chainparams)
{
// Load block index from databases
bool needs_init = fReindex;
if (!fReindex) {
bool ret = LoadBlockIndexDB(chainparams);
if (!ret) return false;
needs_init = mapBlockIndex.empty();
}
if (needs_init) {
// Everything here is for *new* reindex/DBs. Thus, though
// LoadBlockIndexDB may have set fReindex if we shut down
// mid-reindex previously, we don't check fReindex and
// instead only check it prior to LoadBlockIndexDB to set
// needs_init.
LogPrintf("Initializing databases...\n");
// Use the provided setting for -txindex in the new database
fTxIndex = gArgs.GetBoolArg("-txindex", DEFAULT_TXINDEX);
pblocktree->WriteFlag("txindex", fTxIndex);
}
return true;
}
首先引數chainparams
在之前介紹過,是根據不同的網路Main
,RegTest
,TestNet
三個不同的引數設定靜態寫好的引數。然後檢查fReindex
變數,如果設定了這個變數,那麼之後會進行重新索引,這裡也就沒有必要先載入索引了;如果沒有設定fReindex
,那麼這裡就是首次載入也是唯一的載入索引的地方。所謂載入索引,就是將/blocks/index/*
中的檔案載入到記憶體,實現時就是通過LoadBlockIndexDB()
並將結果儲存在變數mapBlockIndex
中,如果載入成功,那麼mapBlockIndex
就不為空,needs_init
也就為false
。
合法性檢測
// 檢查mapBlockIndex中是否載入了創世塊
if (!mapBlockIndex.empty() && mapBlockIndex.count(chainparams.GetConsensus().hashGenesisBlock) == 0)
return InitError(_("Incorrect or no genesis block found. Wrong datadir for network?"));
// 檢查txindex的狀態,因為在上一個函式(LoadBlockIndex)中如果設定了reindex,
//那麼fTxindex也會被重置
if (fTxIndex != gArgs.GetBoolArg("-txindex", DEFAULT_TXINDEX)) {
strLoadError = _("You need to rebuild the database using -reindex to change -txindex");
break;
}
// 檢查-prune的狀態,因為使用者可能會手動刪除一些檔案,然後
// 現在又想在未刪除的模式中執行
if (fHavePruned && !fPruneMode) {
strLoadError = _("You need to rebuild the database using -reindex to go back to unpruned mode. This will redownload the entire blockchain");
break;
}
// 如果沒有設定初始化,並且創世塊載入失敗
if (!fReindex && !LoadGenesisBlock(chainparams)) {
strLoadError = _("Error initializing block database");
break;
}
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