Substrate介绍: 架构一览

Substrate架构一览

包含

• BABE/Grandpa 混合共识机制
  • BABE出块，高效率的出块，最快2秒一个块
  • Grandpa大量高效率确认区块，一次可以确认多个
• 通用交易池
  • 很少需要定制
• Metadata元数据系统
  • 包含了runtime模块中的所有信息
• SRML（Substrate Runtime Module Library）
  • Substrate提供的各个模块的实现

Runtime

Runtime架构

数据结构的定义

• Block Header区块头
• Block
• Extrinsic 外部消息，区块链外面来的消息
  • Transaction 用户交易
  • Inherent 固有消息，没有签名，无法被签名，如由timestamp设置的当前区块的时间，其它验证人签名同意后就可以；或者验证人掉线的消息，下一个验证人说我来出块，其它也证人签名同意也可以

Runtime API接口

如果用别的语言实现Substrate的runtime，就要实现所有的这些接口。

• version
• execute_block
  • 执行区块
• initialize_block
• metadata
• apply_extrinsic
• finalize_block
• inherent_extrinsics
• check_inherents
  • 验证合法
• random_seed
  • 拿到一个伪随机数
  • 可以用VRF验证
• validate_transaction
  • 验证交易是否合法
• slot_duration
  • 出块时间
• offchain_worker
  • 脱链worker的实现
• authorities
  • 拿到当前所有验证人

SRML

Support Macros

• Substrate大量使用了Rust的Macro来实现各种功能

Executive Module

• Runtime API大部分都是在这里实现的

• 调用了其它SRML或者custom的模块

• 核心模块

  • Executive
  • System

• 共识机制

  • Aura（目前的出块），2.0会实现BABE
  • Finality Tracker
  • Grandpa
  • Session

• 自治管理

  • Consensus
  • Council
  • Democracy
  • Sudo（测试时候比较有用，主网上线没有这个模块）

• 时间

  • Timestamp

• 资金账户管理

  • Indicies
    • 分为正常地址和短地址
  • Balances
  • Staking
    • 质押管理

• 智能合约

  • Contract

• 辅助

  • Support
    • 用来实现各个其它的模块
  • Metadata
    • 从其它模块生成所有的元数据

模块组成

• Trait
  • 定义相关类型
• decl_event
  • 定义事件
• decl_storage
  • 定义存储数据
• decl_module
  • 包括了dispatchable method 可以外部调用的函数
  • on_initialize / on_finalize 区块初始/结束接口

文档

• https://docs.substrate.dev
• https://crates.parity.io

项目文件结构简介

Cargo.toml
Cargo.lock  // cargo update 可以升级
build.rs    // 额外的编译的命令
scripts/init.sh // 初始化编译
src/ // 所有的源码，从main开始
    cli.rs 主要功能在cli.rs中实现
    service.ts  把各个组件结合在一起
    chain_spec.rs   build-spec使用这个文件来生成
runtime 引入各个模块，组成一个runtime
    src/lib.rs  最常用的就是construct_runtime! 这个macro；还会加入一些自定义的类型