第11章　从零开始部署超级账本网络

在第2章我们简要地搭建了超级账本的网络，本章我们详细地介绍如何从头进行初始化的配置，手动部署超级账本的节点和链码，调用链码实现智能合约的功能。

11.1　准备超级账本运行环境

本节介绍多种构建超级账本运行环境的方法，然后介绍如何编译超级账本的镜像文件。

11.1.1　超级账本运行环境

链码依赖于Docker才能启动运行，超级账本的各节点也推荐运行在Docker容器中，方便系统的运维管理。在开发的过程中，有多种运行方式可以选择：基于Vagrant的运行环境、基于Virtualbox的运行环境和基于Docker的运行环境。

1.基于Vagrant的运行环境

Vagrant用一致的工作流程提供了易于配置、可重复、便携的工作环境，让开发人员可以快速地创建和销毁虚拟 机，帮助团队最大限度地提高生产力和灵活性。图11-1是基于Vagrant的运行环境示意图，Vagrant同时支持Linux、MacOS或 Windows等不同的平台，通过相同的配置文件Vagrantfile启动Virtuabox虚拟机。虚拟机的操作系统是Ubuntu 16.04，启动的过程会调用脚本devenv/setup.sh安装所需要的软件并做相应配置，包括安装Docker、Docker Compose、Golang、Node.js、OpenJDK、Gradle等，还会修改系统的文件描述符数等，这样统一用同一套配置运行相同的程序， 就不会再有“我的环境有问题”的借口了，也不会存在工作习惯划分出不同阵营的情况，非常适合工作团队合作。图11-1是基于Vagrant的运行环境示意 图。

图11-1　基于Vagrant的运行环境示意图

（1）配置文件Vagrantfile

我们先来看一下配置文件Vagrantfile的内容。

SRCMOUNT = "/hyperledger"
LOCALDEV = "/local-dev"

$script = <<SCRIPT
set -x
echo "127.0.0.1 couchdb" | tee -a /etc/hosts
export DOCKER_STORAGE_BACKEND="#{ENV['DOCKER_STORAGE_BACKEND']}"
cd //{SRCMOUNT}/devenv
./setup.sh
SCRIPT

Vagrant.require_version ">= 1.7.4"
Vagrant.configure('2') do |config|
  config.vm.box = "ubuntu/xenial64" // 基础镜像
  config.vm.network :forwarded_port, guest: 7050, host: 7050, id: "orderer",
    host_ip: "localhost", auto_correct: true // 排序服务
    config.vm.network :forwarded_port, guest: 7051, host: 7051, id: "peer", host_ip:
    "localhost", auto_correct: true // Peer节点
    config.vm.network :forwarded_port, guest: 7053, host: 7053, id: "peer_event",
    host_ip: "localhost", auto_correct: true // 事件服务
    config.vm.network :forwarded_port, guest: 7054, host: 7054, id: "ca", host_ip:
    "localhost", auto_correct: true // fabric-ca
    config.vm.network :forwarded_port, guest: 5984, host: 15984, id: "couchdb",
    host_ip: "localhost", auto_correct: true // CouchDB
    config.vm.synced_folder "..", "#{SRCMOUNT}" // 同步目录
    config.vm.synced_folder "..", "/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric"  //同步目录
    config.vm.synced_folder ENV.fetch('LOCALDEVDIR', ".."), "#{LOCALDEV}"  // 同步目录
    if File.exist?("../../fabric-ca")
        config.vm.synced_folder "../../fabric-ca", "/opt/gopath/src/github.com/
        hyperledger/ fabric-ca"
    end
    config.vm.provider :virtualbox do |vb|
        vb.name = "hyperledger"  // 虚拟机名称
        vb.customize ['modifyvm', :id, '--memory', '4096']  // 内存大小
        vb.cpus = 2  // CPU
        storage_backend = ENV['DOCKER_STORAGE_BACKEND']
        case storage_backend
        when nil,"","aufs","AUFS"
            // 不需要额外的操作
        when "btrfs","BTRFS"
            // 添加一个btrfs的卷
            IO.popen("VBoxManage list systemproperties") { |f|
                success = false
                while line = f.gets do
                    // 查找虚拟机文件存储目录
                    machine_folder = line.sub(/^Default machine folder:\s*/,"")
                    if line != machine_folder
                        btrfs_disk = File.join(machine_folder, vb.name, 'btrfs.vdi')
                        unless File.exist?(btrfs_disk)
                            // 创建btrfs磁盘
                            vb.customize ['createhd', '--filename', btrfs_disk,
                            '--format', 'VDI', '--size', 20 * 1024]
                        end
                        // 添加磁盘到虚拟机
                        vb.customize ['storageattach', :id, '--storagectl', 'SATA
                        Controller', '--port', 1, '--device', 0, '--type', 'hdd', '--medium', btrfs_disk]
                        success = true
                        break
                    end
                end
                raise Vagrant::Errors::VagrantError.new, "Could not provision btrfs
                disk" if !success
            }
        else
            raise Vagrant::Errors::VagrantError.new, "Unknown storage backend type:
            {storage_backend}"
        end
    end
    config.vm.provision :shell, inline: $script
end

Vagrant.require_version“>=1.7.4”是对Vagrant本身版本的要求，这 里定义的版本必须大于等于1.7.4。config.vm.box定义了基础镜像的名称和版本，config.vm.network定义了与宿主机之间的 端口转发，预留端口间的对应关系如表11-1所示。实际用途可以自己定义，也可以修改这个文件增加端口的映射。

表11-1　Vagrant的端口映射列表

config.vm.synced_folder是和宿主机共享目录的配置，默认是把源代码的目录映射到了 /hyperledger、/local-dev、/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric等几个 目录下，任何一个目录下修改都能在其他目录下看到变化，和宿主机上的目录是同步的。

（2）Vagrant镜像文件Box

Vagrant生成的镜像叫Box，官方提供了存储仓库：https://atlas.hashicorp.com/boxes/search，可以搜索到公开的Box，比如hyperldger的基础镜像https://atlas.hashicorp.com/hyperledger/boxes/fabric-baseimage，最新版本是0.3.0。目前官方并不推荐使用Vagrant的方式构建开发环境，已经很久没有更新了。

Box支持Docker、Hyper-V、VMware、VirtualBox等不同的Provider类型。 Box是采用tar、tar.gz或者zip压缩的，压缩包里的内容根据Provider不同有所区别，例如，本地的一个baseimage- public.box里包含内容如下。

localhost:fabric-baseimage clarity$ tar -tf baseimage-public.box
Vagrantfile
box.ovf
metadata.json
packer-virtualbox-iso-1482837643-disk1.vmdk

其中metadata.json是必须的，需要指定Privider的类型，内容如下：

localhost:fabric-baseimage clarity$ cat metadata.json
{"provider":"virtualbox"}

VirtualBox的虚拟机默认使用第一个网卡进行通信，需要设置成NAT模式，Vagrantfile里的config.vm.base_mac设置的就是NAT网络设备的macOS地址：

localhost:fabric-baseimage clarity$ cat Vagrantfile
Vagrant.configure("2") do |config|
    config.vm.base_mac = "08002730B696"
end

Vagrant启动VirtualBox虚拟机的时候会导入压缩包里的box.ovf文件，OVF是Open Virtualization Format的简称，是一种开放的虚拟机打包和分发的标准，更多的内容参考http://www.dmtf.org/standards/ovf。根据“References->File的ovf：href”读取真正的虚拟机文件，其他是CPU、网络、内存等的设置。

（3）Vagrant支持的虚拟机环境

Provider是Vagrant支持的虚拟机运行环境，目前支持Docker、Hyper-V、VMware、VirtualBox等几种类型，是和Box的文件格式相对应的。除此之外，还可以对Provider进行定制，https://github.com/mitchellh/vagrant-aws以插件的形式提供了对AWS的支持，也可以用Ruby语言编写自己的插件。

（4）Vagrant常用命令（见表11-2）

表11-2　Vagrant常用命令

更多的命令可以查看官方文档，或者通过参数-h查看：

vagrant -h

（5）Vagrant的安装和使用

安装过程比较简单，MacOS、Windows、Debian、CentOS等平台都有安装包，直接到下载页面https://www.vagrantup.com/downloads.html下 载最新版本安装即可。提醒一下，在实际的测试过程中发现Vagrant和VirtualBox也存在版本依赖的情况，比如Vagrant 1.8.4和Virtualbox的5.1.X的版本会有冲突，出现“No usable default provider could be found for your system.”的问题。安装的时候不要下载和Virtualbox有冲突的版本就可以。

安装完成以后进入超级账本源码子目录devenv，执行如下命令就可以自动配置好开发环境了：

// 进入超级账本源码子目录devenv
cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric/devenv/
// 启动Vagrant环境，自动配置开发环境。如果vagrant环境已经启动，则不需要执行
vagrant up
// 进入虚拟机环境
vagrant ssh

配置Vagrant环境的过程可能会比较慢，可能会有一些网络方面的问题，可以参考本章后面要介绍的编译镜像文件 部分做修改。配置完成以后就安装好了Golang、Docker、Docker Compose等环境。准备好开发环境就可以进行源码编译了，参考本章后面编译镜像文件的内容。

2.基于Virtualbox的运行环境

基于Vagrant的运行环境最大的好处是能自动地配置开发环境，不过Vagrant也会存在和操作系统兼容性的 问题，比如在Windows 7上很容易安装失败，最新版本中超级账本官方并不推荐采用Vagrant的方式。我们可以在虚拟机的基础上自行构建所需要的开发环境，这里我们以 Virtualbox为例。

VirtualBox也支持Windows、MacOS、Linux、Solaris等多个平台，直接在官网https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads下载安装即可。这里简单地介绍一下在Virtualbox上安装Ubuntu 16.04的过程，先从国内的镜像源下载镜像文件：http://mirrors.163.com/ubuntu-releases/16.04/ubuntu-16.04.3-server-amd64.iso。

在打开的VirtualBox控制台上点击新建虚拟机，在操作系统类型中选择Ubuntu，虚拟机的名称可以自定义，比如Ubuntu，如图11-2所示，然后按照默认选项点击下一步的按钮。

图11-2　在Virtualbox上新建虚拟机

当虚拟机新建完成以后，在虚拟机列表中选择创建的虚拟机，如图11-3所示。

图11-3　启动虚拟机

这个时候虚拟机是没有安装操作系统的，在启动过程中可以选择刚刚下载的iso文件，如图11-4所示。

图11-4　选择操作系统安装文件

在弹出的文件浏览器中选择文件，按默认步骤安装就可以了，如图11-5所示。

图11-5　选择操作系统安装文件

当操作系统安装完成以后就可以安装一些基础环境了，Docker和Docker Compose的安装请参考第2章的内容。

（1）安装Golang

进入Golang的官网下载页面http://golang.org/dl，选择不同平台上的安装包安装即可，目前Vagrant里指定的版本是1.7.5，也可以选择最新稳定版。如果由于网络原因无法下载的话，可以选择国内的下载地址http://golangtc.com/download。Ubuntu系统可以直接通过命令安装：

sudo apt-get install golang

直接通过源安装的版本是1.6.2，安装完成以后需要设置环境变量GOROOT和GOPATH，比如：

clarity@ubuntu:~/gopath$ cat ~/.bashrc
export GOROOT=/usr/local/go
export GOPATH=$HOME/gopath
export PATH=$PATH:$GOROOT/bin:$GOPATH/bin

（2）安装libtool

需要安装libtool，否则后面编译的时候会报错：'ltdl.h'file not found。

wget http://ftpmirror.gnu.org/libtool/libtool-2.4.6.tar.gz
tar -zxvf libtool-2.4.6.tar.gz
cd libtool-2.4.6
sudo apt-get install automake
./configure --prefix=/usr
sudo make && sudo make install

做了上述准备以后，就可以开始编译超级账本镜像文件了。

3.基于Docker的运行环境

超级账本在Docker官方镜像仓库Docker Hub维护了不同版本的镜像文件：https://hub.docker.com/u/hyperledger，可以直接下载部署使用，详细使用方法参考第2章的内容。下面我们介绍源码编译的方法生成镜像。

上述所有的方法中，建议初次部署超级账本网络的时候使用基于Docker的运行环境，能对超级账本的运行流程有最 直观的感受。但是Windows和Mac OS上的Docker都极不稳定，容易出现异常，深入研究和最终部署的时候建议采用基于Virtuabox或者申请云主机镜像搭建运行环境。

11.1.2　编译超级账本镜像文件

由于国内网络的原因，我们需要先做一些准备工作才能编译超级账本镜像文件。

1.编译超级账本镜像文件

下面是通过Github下载golang.org/x/tools库的方法，否则可能由于网络问题安装失败。

// 通过Github下载golang.org/x/tools库
sed -i 's/.*@mkdir -p $@\/bin $@\/obj.*/&\n\t@cd $(TOOLS_SRC)\/tools || (mkdir -p
$(TOOLS_SRC) \&\& cd $(TOOLS_SRC) \&\& git clone
https:\/\/github.com\/golang\/tools.git)/' Makefile
sed -i 's/.*@mkdir -p $@\/bin $@\/obj.*/&\n\t@$(eval TOOLS_DST = \/opt\/gotools\/
obj\/gopath\/src\/golang.org\/x)/' Makefile
sed -i 's/.*@mkdir -p $@\/bin $@\/obj.*/&\n\t$(eval TOOLS_SRC = $(dir $(abspath
$<))\/build\/gopath\/src\/golang.org\/x)/' Makefile
// 映射下载的目录到临时构建容器中
sed -i 's/.*-v $(abspath $@):\/opt\/gotools.*/&\n\t\t-u root -v $(TOOLS_
SRC):$(TOOLS_DST) \\/' Makefile
// 构建完成删除增加sudo权限
sed -i 's/rm -rf build /sudo rm -rf build /' Makefile

编译完成以后生成的临时目录build/docker/gotools/obj权限变成了root，在make clean需要sudo权限才能删除。

Hyperledger Fabric 1.0.0中Zookeeper的版本是3.4.9，已经不维护了，替换为最新的稳定版本3.4.10：

sed -i 's/zookeeper-3.4.9/zookeeper-3.4.10/'
images/zookeeper/Dockerfile.in

做好前面的准备工作后，超级账本源码编译就比较简单了，只需要在超级账本的源代码目录下执行如下命令，就可以自动编译出所有的镜像文件了。

# 下载fabric源代码
mkdir -p $GOPATH/src/github.com/hyperledger
cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger
git clone https://github.com/hyperledger/fabric.git
cd fabric
git checkout -b v1.0.0 v1.0.0

# 编译镜像文件
make docker

下面是编译fabric-ca的镜像文件：

# 下载fabric-ca源代码
mkdir -p $GOPATH/src/github.com/hyperledger
cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger
git clone https://github.com/hyperledger/fabric-ca.git
cd fabric-ca
git checkout -b v1.0.0 v1.0.0
# 编译镜像文件
make docker

2.超级账本镜像文件

编译生成的超级账本镜像文件，如表11-3所示。

表11-3　超级账本镜像文件

编译超级账本镜像用到很多的免费开源软件（Free and Open-source Software，FOSS），基于Ubuntu 16.04的镜像文件ubuntu/xenial64构建出镜像文件hyperledger/fabric-baseos，这是所有其他镜像文件的基础。 镜像文件较小，包含的内容也只在ubuntu/xenial64基础上增加了软件下载工具wget和时区配置工具tzdata。Golang的链码是在 hyperledger/fabric-baseos基础上包含通过hyperledger/fabric-ccenv编译出的二进制文件构建的链码容 器，这样构建出的链码容器相对较小。镜像文件hyperledger/fabric-basejvm包含了OpenJDK 8的Java编译运行环境，Java的链码基于hyperledger/fabric-javaenv的运行环境，包含了Java的链码SDK的内容。

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