烂字图说之三：超级账本的PBFT算法

区块链作为当前最火热的技术之一，使搞IT的人不懂一点都没法出来见人。这里也不打算再做科普，假定读者都是已经对区块链有了些基本概念。HyperLedger Fabric是联盟链的主流开源社区，学习区块链技术可以从这个开源框架入手。

Fabric的共识机制是使用PBFT（拜占庭容错）算法，算法中涉及到的技术点很多，步骤及其繁琐，很多文章又都像官方翻译很难理解，所以将一些过程简化，并力图用白话来阐述。

PBFT的整个机制可以分四个主题来阐述：一，核心概念；二，共识过程；三，垃圾回收；四，场景异常恢复。如下图：

一，核心概念

Client：发起交易或记账请求的客户端；

Replica: 所有加入链的节点，但请求时有主节点和副节点之分；

View：一个请求的操作序列；

Checkpoint：用于故障恢复的检查点，和数据库的checkpoint类似；

Watermark：水位线，两个Checkpoint之间的长度。类似于行军阵列，一个走几排这样子，用于控制节奏。

2f+1：甭管2f还是3f，只要理解是以多数为准就好了。

二，共识过程

算法书面的说法叫共识三阶段，只包含了图中2，3，4阶段，把请求和返回包含进来可以展示完整的账本记录过程。这个图中的一些技术要点做了细微调整，使其理解连贯，但是记住几个重要信息就能有整体把握，即v,d,n,t，v是view，d是view中某个操作的消息摘要，n是view中某个操作的序列编号，t是view请求的时间戳，每个阶段就是对这些信息来来回回的比较，最后取多数一致的。官方图中各个阶段定义的差异比较大，是这样的

但是要想认识准确的话，还是一定要看官方图

三，垃圾回收

一次请求共识的步骤这么多，资源开销也大，所以需要清理内存，各节点可以定期广播来获取当前Checkpoint，清除已经执行过的记录。K=H-L，就表示高水位到低水位的区间。实际上在共识过程的步骤3，4中，都会检查操作序列中的编号n是否超过水位区间。这样就会保证各节点的差距不会拉的太大。

四，场景异常恢复

是指某节点可能收到异常的操作序列场景，如何恢复到当前请求的操作场景。官方叫view change，将军给传令官的命令是让你打中国台湾，可你收到的命令是打越南，这不耽误事么。

当然，在HyperLedger Fabric的技术实现上还是有所不同的，由order服务（排序），OSN节点（order service node，和kafka通信），Kafka cluster（存放区块链）组成。特别是Fabric 1.0实现了可插拔的架构，可以灵活选择不同的共识插件如Solo，Kafka，SBFT等模式，具体实现方法以后再讲。