关于Chainlink测试网络的实现的技术概论

引言：5月16日，微软资深工程师Aleksey Klintsevich（领英档案https://www.linkedin.com/in/alekseyklintsevich）参与Chainlink测试后撰写了《Technical Overview of the Chainlink Testnet Implementation（关于Chainlink测试网络的实现的技术概论）》。通过种种迹象，我们有理由相信Sergey和他的团队正在和微软一起工作！Keep your balances, Linkies! 以下是条子哥为大家带来的原文翻译：

Chainlink试图通过分散式预言机将链下数据与链上智能合约连接起来。

这段时间，我对Chainlink的工作方式感兴趣。 以下是我得出的结论。

Chainlink的实现可以分为两个不同的部分：Chainlink节点和Chainlink智能合约。

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Chainlink智能合约。

Chainlink智能合约将部署在区块链中，并将被其他智能合约用于发起请求并接收链下数据。

Chainlink测试网络的实现基于以太坊区块链，因此，智能合约将使用Solidity 编程语言。智能合约会使用Chainlink来请求链下数据，将成为Chainlinked智能合约的子类。Chainlinked智能合约为函数，数据结构和其他Chainlink智能合约的提供必要的输入。

要通过API请求链下数据，请求式智能合约必须知道将在请求数据时触发的工作流程作业ID（JobSpec）。 每个JobSpec都有一个唯一的ID。 JobSpec作业ID可以通过请求的智能合约构造函数传入（并在作业运行中引用）或硬编写到newRun函数中。

请求数据的智能合约功能必须创建ChainlinkLib.Run的实例。 ChainlinkLib.Run保存执行链下请求所需的信息 - 它是使用newRun函数创建的。newRun函数获取JobSpec的作业ID，该请求将在请求数据时触发，智能合约发送响应的地址（本例中为——当前合同的地址）以及为即将发送数据Chainlink节点数字签名。

请求智能合约可以为Run添加更多数据——例如要调用的API的URL，如何解析URL请求的响应等。

例如，URL“https://min-api.cryptocompare.com/data/

price?fsym=ETH&tsyms=USD,EUR,JPY”返回以下JSON响应。

通过将USD添加到路径数组中，链下JobSpec会知道将JSON响应的美元部分发送回请求的智能合约。

然后ChainlinkLib.Run以及该合约愿意为请求支付的Link数量会被传递到chainlinkRequest函数中。

因此，请求智能合约必须用Link token支付手续费。

chainlinkRequest函数最终将调用Oracle智能合约的requestData函数。

requestData函数将为请求分配一个唯一的ID，并将大部分

ChainlinkLib.Run信息存储在一个名为callbacks的映射中，并使用唯一ID作为键。 然后该函数将发出RunRequest日志，该日志将包含请求的唯一ID，JobSpec的作业ID，数据（例如要调用的URL以及如何解析返回的JSON）以及一些其他必要的元数据。

缺失的link（双重含义）目前是权益/匹配合约，这将推动预言机节点与请求智能合约的匹配过程。 目前这不在公开回购计划中。 史蒂夫在Gitter上描述了权益/匹配合约的工作原理如下：

“当节点最初将LINK存入一个匹配的合约时，它们建立一个”可用余额“。 该笔余额由匹配合约持有，但只要它们愿意，可以通过预言机退回。比如说，当一个预言机提出一个SLA请求并被选中时，SLA所需的LINK数量将被匹配合约移出可用余额并指定用于SLA余额。当SLA结束时，未被罚没的LINK余额会重新回到可用余额，提供服务所挣得的LINK也一样。”

现在已经有了关于链下数据的请求，让我们来看看在Chainlink节点启动后会发生什么，它如何能够发现区块链中的请求，运行所需的JobSpec并将数据返回给发起请求的智能合约。

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Chainlink节点：

Chainlink节点是用Golang编写的。 Golang具有独特的功能，这是大多数编程语言中都做不到的，例如Goroutines和Channels。

如果你没有经验，最好理解这两个特色。

Chainlink节点公开了一个命令行界面，允许用户启动Chainlink节点，显示所有/单个作业运行，创建JobSpec，开始作业运行，备份数据库，导入密钥文件等。

用户要在node或n指令后输入Chainlink执行文件的名称来启动Chainlink节点。 此外，还要在命令行中设置密码。

调用该命令行最终会调用RunNode函数。 RunNode函数的主要目标是连接到以太坊区块链，创建ChainlinkApplication对象，使用KeyStore进行身份验证，调用ChainlinkApplication Start moethod，并设置Chainlink REST API（允许创建JobSpecs，桥适配器等）。

ChainlinkApplication的对象很重要，因为它保留对控制节点工作流程的对象的引用。实例化后，ChainlinkApplication将保留这些引用：

HeadTracker“以thread safe方式保留并存储此特定节点所经历的最新区块号。”

EthereumListener“从以太坊节点的websocket管理推送通知，以监听新的head和log event。”EthereumListener控制RunLog和Ethlog JobSpecs的逻辑。

Scheduler控制Cron和RunAt JobSpecs的逻辑。

Store“包含数据库，Config，KeyStore和TxManager的字段，用于保持应用程序状态与数据库同步。”实例化后，store将通过连接到config.go的EthereumURL字段，在配置中设置与以太坊区块链的端口连接 。

Exiter通过特定的退出代码退出Chainlink节点。

Keystore认证：

在ChainlinkApplication对象被实例化之后，发生了对Keystore的认证。 Keystore是你的以太钱包私钥的加密版本，可通过输入密码进行解密。Keystore一旦解密，它将允许你签署交易并从你的账户转移资金。 如果在Chainlink节点启动时在命令行中输入了密码，Chainlink将校验它是否可以解锁文件系统中所有可配置目录中的Keystore文件。如果密码无法解锁所有Keystore文件，那么Chainlink不会启动。如果在启动节点时未提供密码，则会提示用户输入密码。 如果Keystore文件不存在，则将创建Keystore文件。为了行使LINK token的权益，用户必须将Keystore导入到Chainlink节点中。

ChainlinkApplication Start method：

一旦认证完成，ChainlinkApplication Start模式被调用 - 这将启动Chainlink节点。

该method创建一个通道，当观察到SIGINT或SIGTERM系统调用时会收到提示（常见的终止信号，如按Ctrl+C或在进程上调用kill命令将触发此系统调用）。 然后Goroutine开始在channel上监听 - 如果观察到终止信号，ChainLinkApplication将调用一个method，使其能够正常退出。

然后，该method调用Store，HeadTracker和SchedulerStart method。

StoreStart method:

Store Start method在TxManager当前活动帐户中设置第一个解锁keystore的帐户。 TxManager负责与以太坊区块链连接（发送已签署的交易，在当前交易中注入Gas等）。 除了设置当前活动账户之外，Store Start method还会设置当前活动账户的nonce（来自账户的Txid）。nonce需要从当前活动账户发送交易。

HeadTrackerStart method:

Headtracker订阅了以太坊区块链上新产生的区块。 当以太坊区块链上出现一个新区块时，BlockHeader object（表示以太坊区块链上block header的数据结构）将被传送到一个名为headers的channel中。

Headtracker connect method将从本地数据库查询所有启动JobSpec的日志（RunLog和Ethlog）——对于每个JobSpec，将调用NewRPCLogSubscription method。

此method将创建新日志订阅——新日志将被传送到sub.logs通道。 Goroutine listenToLogs将通过监听sub.logs channel来回填日志并处理新的日志条目。

回填日志是Chainlink的一个重要特性，因为这意味着如果Chainlink节点停机/退出，它将能够处理在Chainlink节点停机期间发生的日志/数据请求。 “处理日志”意味着验证日志的类型是否正确——在RunLog验证中，日志的签名要与Oracle.sol中发出的签名相同，日志中的作业ID要与Runlog的作业ID相匹配处理日志的实例，并且LINK余额满足发起请求的最低值。 如果验证通过，则开始工作。

节点开始工作后会发生什么？

JobSpecs如上图所示。Chainlink按顺序在JobSpec中运行每个任务，在每次成功运行任务后保存结果。 每个任务运行都映射到特定适配器的运行。Chainlink定义RunResult数据结构，该数据结构保存当前TaskRun的结果。 每个TaskRun的结果都会设置在RunResult的Data字段中，并发送到当前的TaskRun。 这样做是为了使当前TaskRun可以使用之前TaskRun运行的结果。

Chainlink定义了每个任务在运行前必须符合SLA的最小确认数量（用于日志启动的JobSpecs）。 经过x次确认后，Chainlink可以确信启动作业的区块是有效的（如果区块仍然存在）。如果运行不符合最小数量的确认，则暂停并进入挂起确认状态。

其中一个最重要的适配器称为EthTx。 这是负责将链下数据发送到链上智能合约的适配器。 在RunLog场景中，EthTx（如果在JobSpec中指定的话）将发送请求的唯一ID（从Oracle.sol中的requestData函数中发出的RunRequest日志中读取 – 以下图为例），并将Data变量的结果发送给 位于Oracle.sol中的fulfillData函数。

一旦将这些数据发送到fulfillDataFunction，该函数将把请求的唯一ID移入回调映射中。回调映射将返回包含必要信息的Callback数据结构，以将数据发送到正确的智能合约地址和函数。从Callback数据结构中获得必要的信息后，数据将被发送到请求的智能合约！请求就是这样满足了！

如何重启卡在未决确认状态中的任务？

回到HeadTracker Start method，该method最后要做的就是启动一个名为listenToNewHeads的Goroutine，它将监听headers channel。 Chainlink需要监听新的heads，因为它需要将新的heads存入数据库，以便获知最后处理的head。

如果节点关闭，然后启动，它会读取最后处理的head。 另外，这个Goroutine将使Chainlink处理所有在之前运行时，因不符合SLA最小块确认而未完成的任务。 如果任务运行满足其SLA最小数据块确认，Chainlink节点将启动另一个任务运行。

Scheduler Start method

Scheduler Start method将确保Cron和RunAt JobSpecs按照指定的时间表运行。

Cron：“Cron启动器是安排重复任务的简单方法，使用标准的cron语法和额外的字段来指定第二级粒度。”

RunAt：“RunAt启动程序会在指定的时间触发一个关闭的任务运行。”

对于Cron任务，Chainlink使用这个库。可以在AddFunc和run methods中看到该库的主要功能。在Scheduler Start method中，首要操作之一是调用Cron库的Start method，该method将启动GoRoutine中的Cron库runmethod。

每个CronJobSpec将使用AddJob method添加到Cron库中，该method将调用Cron库AddFuncmethod。 AddFunc method将函数及其重复计划作为输入。 Cron库会在每个固定的周期间隔调用传递给AddFunc method的函数 - 在这种情况下，传入函数调用BeginRun method（开始新的任务运行）。

AddFunc method调用会最终将输入的（函数及其重复计划）封装在名为Entry的对象内。 Entry对象将被添加到Cron库Entries集合中。 在添加到Entries集合后，Entry对象将被传送到补充channel。

Cron补充channel用于Cron run method。

Run method重复条目集合中的所有条目并查找每个函数的下一个计划时间。从这些时间中，run method会查找最早的计划时间点（如果有的话）。 从最早的预定时间开始，该method将创建一个定时器对象（称为timer），当定时器到期时，该对象将流入一个channel（称为C）。

然后函数输入一个select语句，允许它在多个channel上等待。第一个channel将是下一个预定函数运行的timer channel（上面讨论过）。 另一个channel将成为笔者在AddFunc method中讨论的补充channel（在添加新的cron时传送）。 下一个频道是快照channel，当有人请求库中当前存在的所有条目的“快照”时，该快照channel将被传送。最后一个channel将是关闭channel，当Scheduler / Cron库被请求停止时将会调用该channel。

当定时器对象通道被传送时，将执行所有具有小于当前时间的“下一个”运行时间条目的函数。执行后，条目（们）将被赋予新的下一个运行时间，根据类别安排运行时间，select语句将再次开始监听所有channel。

当添加channel（从AddFunc method）时，该method将停止当前计时器（因为添加的函数的运行时间可能比当前最早运行时间更早）。之后，从最早的运行时间创建一个新的计时器对象，并且select语句再次在所有channel上开始监听。

当存在对所有cron条目的请求时，快照channel将被传送。

当Scheduler / Cron库被请求停止时，关闭channel将被调用，它将结束定时器对象并返回。

RunAt函数与Cron任务非常相似，只是它们只运行一次。

对于每个RunAt JobSpec，Chainlink将启动一个新的Gorutine，它将使用select语句在两个channel上等待（就像在Cron库中一样）。 Chainlink想要正常退出时，第一个channel将被传送。 当RunAt JobSpec预定运行时，第二个channel将被传送。 当第二个channel被传送时，Chainlink将通过调用BeginRun method执行在JobSpec中格式化的运行。

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总之，通过让Chainlink节点监听特定的以太坊日志（请求），解析日志中的数据，运行连续的任务管道，然后将链接数据的结果发送管道到请求的智能合约。

干得漂亮!