一、LibraBFT算法簡介

基本概念：

1. SMR（State Machine Replication）：在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，SMR是在網(wǎng)絡(luò)中不同副本間進(jìn)行狀態(tài)復(fù)制的一種協(xié)議。

2. Safety： 簡單地理解就是共識的一致性保證，即誠實(shí)的節(jié)點(diǎn)能夠達(dá)到狀態(tài)一致；

3. Liveness： 簡單地理解為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的可用性，類似于分布式系統(tǒng)中的分區(qū)可用性；

4. Epochs，實(shí)際的應(yīng)用中，參與協(xié)議的節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)是隨著時間而發(fā)展的，LibraBFT中通過epoch來支持這種狀態(tài)更迭。

a. 每個epoch都是基于他的前一個epoch發(fā)展的。或者基于一個系統(tǒng)定義的初始epoch；

b. 每個epoch有一個唯一的epochid所標(biāo)識；

c. 每當(dāng)一個新的epochid被提交，當(dāng)前這個epoch會結(jié)束，下一個epoch會開始；

5. LibraBFT假設(shè)網(wǎng)絡(luò)是一個有全局穩(wěn)定時間（GST），并且最大延時（ΔT）可控的 Partial Synchrony的網(wǎng)絡(luò)；

6. LibraBFT假設(shè)非拜占庭節(jié)點(diǎn)一定會按照協(xié)議履行職責(zé)并且能保證可用。

7. Records，LibraBFT的狀態(tài)是由一系列records組成的。主要包括四種，blocks、votes、quorum certificates（QCs）和 timeouts。

基本流程：

當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)被選擇成主時，它會執(zhí)行下面3個步驟：

第一，打包第n+1個區(qū)塊Bn+1，并追加在最新的QC之上；

第二，將這個區(qū)塊廣播Bn+1給所有驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)，誠實(shí)的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)會驗(yàn)證區(qū)塊并返回投票信息給主節(jié)點(diǎn)。

第三，在沒有bug的前提下，誠實(shí)節(jié)點(diǎn)會執(zhí)行Bn+1。并且主節(jié)點(diǎn)在收集到足夠的投票后會為這個區(qū)塊發(fā)起一個QCn+1，并且廣播。

經(jīng)過上述一個周期的過程，鏈的長度會增長，變成h（init）← B1←C1.。. Bn+1←Cn+1。并且舊的leader會結(jié)束任期，新的leader會被選舉出來并進(jìn)行新一輪的區(qū)塊打包。

二、Libra共識源碼結(jié)構(gòu)和子模塊功能

Libra共識模塊代碼主要在 consensus 包中，它定義了Libra共識的抽象接口及其具體實(shí)現(xiàn)。目前Libra團(tuán)隊(duì)只實(shí)現(xiàn)了LibraBFT。consensus包是一個獨(dú)立的可編譯的單元，編譯后生成一個庫。其代碼目錄結(jié)構(gòu)和各層級的模塊的主要功能如下所示：

· consensus包目錄結(jié)構(gòu)如下：

· consensus包中各層級中定義的模塊如下，如下所示：

三、Libra共識源碼走讀

1. Libra程序入口

Libra代碼的入口在 。/libra_node/src/main.rs中，啟動服務(wù)主流程的代碼在 。/libra_node/src/main_node.rs，

上述NodeConfig是節(jié)點(diǎn)的配置，共識相關(guān)的配置在其之中，在 。/config/src/config.rs 中 ConsensusConfig結(jié)構(gòu)中定義。

2. 共識模塊初始化

初始化的代碼在 。/consensus/src/consensus_provider.rs 中，該函數(shù)返回了一個 ChainedBftProvider 實(shí)例，該實(shí)例就是LibraBFT實(shí)例：

ChainedBftProvider 定義在 。/consensus/src/chained_bft/chained_bft_consensus_provider.rs 中，他有四個成員變量，分別是狀態(tài)副本實(shí)例以及其余各個其他模塊交互的客戶端。

ChainedBftProvider 的new方法定義了其實(shí)例初始化的過程，

至此，共識實(shí)例初始化完畢~

3. 共識模塊啟動&運(yùn)行流程

前面已經(jīng)介紹完了共識模塊初始化的過程，接下來我們看一下共識服務(wù)具體是如何運(yùn)作的。LibraBFT服務(wù)啟動函數(shù)是 ChainedBftProvider.start（）。它實(shí)現(xiàn)了Libra共識的通用接口 ConsensusProvider，該接口定義在 。/consensus/src/consensus_provider.rs 中。ChainedBftProvider.start（）的主要是啟動smr，代碼如下：

上述提到的 smr 是一個ChainedBftSMR的實(shí)例，ChainedBftSMR是libra StateMachineReplication接口的具體實(shí)現(xiàn)，ChainedBftSMR.start（）是啟動smr的完整流程。主要包括3個階段，第一步：首先會同步到網(wǎng)絡(luò)中的最新狀態(tài)；第二步：初始化 block_store、proposal_generator、safety_rules、pacemaker、event_processor等；第三步：啟動事件處理handler。

四、共識模塊整體流程圖

通過前面的介紹和代碼走讀，相信大家應(yīng)該對libra共識的整體流程有一個比較清晰的認(rèn)識了，接下來用一個流程圖，幫助大家更加直觀過整個流程。