基于Ubuntu 16.04快速构建Hyperledger Fabric网络

前言

最近在参加一个比赛,使用到了区块链的开源软件hyperledger,由于之前从未接触过区块链,以及和区块链开发相关的内容,所有在网上查阅了大量的资料,并且通过学习开源的入门书籍区块链技术以及进阶学习的区块链原理、设计与应用,对区块链的一些相关概念有了一定认识。这里记录的是我安装hyperledger fabric的所有步骤，同时也是一个快速搭建单机环境的参考教程。

准备好机器环境

本人的区块链网络部署在VMware搭建的Ubuntu 16.04的环境下（推荐使用该版本的系统），详细的系统版本为ubuntu-16.04.4-desktop-amd64.iso,是从网易开源镜像站下载的。对于如何使用VMware安装虚拟机以及让虚拟机访问网络，网上有许多教程，这里就不重复讲了。 当将系统安装完成后，需要更换源，使用desktop版的可以直接在设置里面选择最佳服务器,如下图所示 若使用的是服务器版本,则可以使用如下命令换成高速的源

• 先备份原来的源文件

$ sudo cp /etc/apt/source.list /etc/apt/source.list.bak 

• 打开source.list文件,删除原来的内容

$ sudo vim /etc/apt/source.list

• 任选下面一组源文件复制到source.list中

易源

deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse 

阿里源

# deb cdrom:[Ubuntu 16.04 LTS _Xenial Xerus_ - Release amd64 (20160420.1)]/ xenial main restricted 
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu xenial main restricted #Added by software-properties 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial main restricted 
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial main restricted multiverse universe #Added by software-properties 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates main restricted 
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates main restricted multiverse universe #Added by software-properties 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial universe 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates universe 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial multiverse 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-updates multiverse 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse #Added by software-properties 
deb http://archive.canonical.com/ubuntu xenial partner 
deb-src http://archive.canonical.com/ubuntu xenial partner 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security main restricted 
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security main restricted multiverse universe #Added by software-properties 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security universe 
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ xenial-security multiverse 

搜狐源

deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse 
deb http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse 
deb-src http://mirrors.sohu.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse

复制进去后,使用:wq保存,然后使用如下命令更新一下

$ sudo apt-get install update

执行完成后环境就基本上准备好了,如果使用的是服务器版本,觉得使用不方便的话,可以使用xshell之类的远程连接工具连接你的虚拟机。如果你的环境搭建再云服务器上，例如阿里云或者腾讯云，可以不用更新源，直接在自己的主机上使用远程连接工具连接上云主机，环境就算完成了（若在本地不能连接上云主机，或者虚拟机，检查一下ssh是否已经安装并启动,若没有，可以参加网上的教程，配置远程连接）。

安装GO语言环境

不推荐使用apt的方式安装GO,原因是这样安装的版本比较老，推荐安装最新版的GO,具体安装命令如下

• 下载最新的GO安装包，具体的最新版本号可以从Golang官网上查看

$ wegt https://dl.google.com/go/go1.10.2.linux-amd64.tar.gz

• 解压安装包到/usr/local目录下

$ sudo tar -C usr/local -xzf go1.10.2.linux-amd64.tar.gz

• 编辑当前用户的环境变量

$ vim ~/.profile

添加如下内容

export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
export GOROOT=/usr/local/go
#这里配置的GOPATH目录为家目录的的go文件夹
export GOPATH=$HOME/go
export PATH=$PATH:$HOME/go/bin

使用:wq保存后使用如下命令将保存立即刷新

$ source ~/.profile

• 建立GOPATH目录 由于在环境变量中配置了GOPATH目录的位置，所以我们需要在家目录下创建该文件夹

$ cd ~
$ mkdir go

• 查看go版本，测试环境配置是否成功

$ go version
go version go1.10 linux/amd64

安装Docker

这里使用的Docker的官方文档来安装docker

• 如果系统中有旧版本的Docker,需要先使用如下命令卸载

$ sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io

• 更新apt包索引

$ sudo apt-get update

• 安装软件包以允许apt通过HTTPS使用远程库

$ sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    software-properties-common

若出现无法识别命令，可以先将该命令复制到一个文本文件中，将\去掉，将所有语句放在同一行下，然后复制执行。

• 添加Docker的官方GPG密钥

$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

• 通过搜索指纹的最后8个字符，确认您现在拥有指纹识别码9DC8 5822 9FC7 DD38 854A E2D8 8D81 803C 0EBF CD88

$ sudo apt-key fingerprint 0EBFCD88

pub  4096R/0EBFCD88 2017-02-22
      Key fingerprint = 9DC8 5822 9FC7 DD38 854A  E2D8 8D81 803C 0EBF CD88
uid                  Docker Release (CE deb) <[email protected]>
sub  4096R/F273FCD8 2017-02-22

• 使用以下命令设置稳定版本的远程库

$ sudo add-apt-repository \
  "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(lsb_release -cs) \
  stable"

• 再次更新apt包索引

$ sudo apt-get update

• 使用apt安装docker-ce

$ sudo apt-get install docker-ce

• 查看docker版本，测试环境配置是否成功

$ docker version
Client:
 Version:      18.03.1-ce
 API version:  1.37
 Go version:  go1.9.5
 Git commit:  9ee9f40
 Built:        Thu Apr 26 07:17:20 2018
 OS/Arch:      linux/amd64
 Experimental: false
 Orchestrator: swarm

Server:
 Engine:
  Version:      18.03.1-ce
  API version:  1.37 (minimum version 1.12)
  Go version:  go1.9.5
  Git commit:  9ee9f40
  Built:        Thu Apr 26 07:15:30 2018
  OS/Arch:      linux/amd64
  Experimental: false

安装完成之后，需要将当前用户添加到Docker用户组，然后为该用户添加sudo权限

• 若没有创建Docker用户组，可以使用如下命令创建一个GID为999，组名为Docker的用户组

$ sudo groupadd –g 999 docker

• 将当前用户(ubuntu)添加到Docker用户组并分配sudo权限

$ sudo usermod -aG docker ubuntu

注销后重新登录，然后添加阿里云的Docker Hub镜像（注意，不同版本的添加方法不同，见阿里云容器 Hub）

$ sudo mkdir -p /etc/docker
$ sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
    "registry-mirrors": ["https://obou6wyb.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl restart docker

如果觉得阿里云镜像不好用，可以选择DaoClound的镜像,配置方式见DaoCloud官方文档

安装Docker-Compose

Docker-Compose是支持通过模板脚本批量创建的一个组件。在安装 Docker-Compose之前，需要安装python-pip

• 安装python-pip

$ sudo apt-get python-pip

• 下载 Docker-Compose，这里使用的是国内的DaoClound加速器进行下载

$ curl -L https://get.daocloud.io/docker/compose/releases/download/1.12.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > ~/docker-compose

• 将Docker-Compose文件夹移动到/usr/local/bin目录下

$ sudo mv ~/docker-compose /usr/local/bin/docker-compose

• 为Docker-Compose附上可执行权限

$ chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

下载Fabric源码

• 先在GOPATH下创建对应的目录

$ mkdir -p ~/go/src/github.com/hyperledger

• 切换到对应目录，使用Git命令将fabric的源码从github上克隆下来

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger
$ git clone https://github.com/hyperledger/fabric.git

• 由于Fabric一直在更新，而我们并不需要使用最新的源码，所有将版本切换到v1.0.0

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric
$ git checkout v1.0.0

下载Fabric Docker镜像

由于刚才设置了Docker Hub镜像的地址，并且官方文件中也提供了批量下载的脚本，所有我们只需运行下面命令即可

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric/examples/e2e_cli/
$ source download-dockerimages.sh -c x86_64-1.0.0 -f x86_64-1.0.0

由于刚才设置的是国内的镜像站，在本地网速还不错的情况下下载数度还是很快的。当下载完成后，使用如下命令检查镜像列表

$ docker images
REPOSITORY                              TAG                IMAGE ID            CREATED            SIZE
dev-peer0.org1.example.com-marbles-v4  latest              089d43e100c9        5 hours ago        173MB
dev-peer0.org1.example.com-fabcar-1.0  latest              6047921ee993        7 hours ago        173MB
hyperledger/fabric-tools                latest              0403fd1c72c7        10 months ago      1.32GB
hyperledger/fabric-tools                x86_64-1.0.0        0403fd1c72c7        10 months ago      1.32GB
hyperledger/fabric-couchdb              latest              2fbdbf3ab945        10 months ago      1.48GB
hyperledger/fabric-couchdb              x86_64-1.0.0        2fbdbf3ab945        10 months ago      1.48GB
hyperledger/fabric-kafka                latest              dbd3f94de4b5        10 months ago      1.3GB
hyperledger/fabric-kafka                x86_64-1.0.0        dbd3f94de4b5        10 months ago      1.3GB
hyperledger/fabric-zookeeper            latest              e545dbf1c6af        10 months ago      1.31GB
hyperledger/fabric-zookeeper            x86_64-1.0.0        e545dbf1c6af        10 months ago      1.31GB
hyperledger/fabric-orderer              latest              e317ca5638ba        10 months ago      179MB
hyperledger/fabric-orderer              x86_64-1.0.0        e317ca5638ba        10 months ago      179MB
hyperledger/fabric-peer                latest              6830dcd7b9b5        10 months ago      182MB
hyperledger/fabric-peer                x86_64-1.0.0        6830dcd7b9b5        10 months ago      182MB
hyperledger/fabric-javaenv              latest              8948126f0935        10 months ago      1.42GB
hyperledger/fabric-javaenv              x86_64-1.0.0        8948126f0935        10 months ago      1.42GB
hyperledger/fabric-ccenv                latest              7182c260a5ca        10 months ago      1.29GB
hyperledger/fabric-ccenv                x86_64-1.0.0        7182c260a5ca        10 months ago      1.29GB
hyperledger/fabric-ca                  latest              a15c59ecda5b        10 months ago      238MB
hyperledger/fabric-ca                  x86_64-1.0.0        a15c59ecda5b        10 months ago      238MB
hyperledger/fabric-baseos              x86_64-0.3.1        4b0cab202084        12 months ago      157MB

出现以上结果说明镜像已经下载成功

启动Fabric网络并运行e2e_cli项目

• 进入e2e_cli目录，并执行启动命令

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric/examples/e2e_cli/
$ ./network_setup.sh up

这个过程做了如下操作

1.编译生成Fabric公私钥，证书的程序，程序在目录：fabric/release/linux-amd64/bin下

2.基于configtx.yaml生成创世区块和通道相关信息，并保存到channel-artifacts文件夹中

3.基于crypto-config.yaml生成公私钥和证书信息，并保存在crypto-config文件夹中

4.基于docker-compose-cli.yaml启动1 Orderer + 4 Peer + 1 CLI的Fabric容器

5.在CLI启动的时候，会运行srcipt/script.sh文件，这个脚本文件包含了创建Channel,加入Channel，安装Example02,运行Example02等功能

最后运行完成，我们会看到如下截图，说明网络启动成功了

手动测试一下Fabric网络

我们以安装好的Example02进行测试,在官方例子中，channel的名字是mychannel,链码的名字是mycc,我们首先重新打开一个命令行，然后进入CLI，

• 输入以下命令即可

$ docker exec -it cli bash

• 运行以下命令可以查询a账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","a"]}'

查询结果如下图所示 可以看到a账户的余额现在是90

• 运行以下命令可以查询b账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","b"]}'

查询结果如下图所示 可以看到b账户的余额现在是210

• 现在将b账户的余额转100给a账户，运行如下命令

peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050  --tls true --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem  -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["invoke","b","a","100"]}'

执行结果如下图所示 可以看到执行成功了

• 再次查询a账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","a"]}'

查询结果如下图所示 可以看到a账户的余额现在是190,比之前多了100

• 再次查询b账户的余额

$ peer chaincode query -C mychannel -n mycc -c '{"Args":["query","b"]}'

查询结果如下图所示 可以看到b账户的余额现在是110,比之前少了100

调用链码一切正常

关闭区块链网络

• 退出CLI容器

root@4941e8bd4bd6:/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer# exit

• 关闭Fabric网络

$ cd ~/go/src/github.com/hyperledger/fabric/examples/e2e_cli
$ ./network_setup.sh down

最后出现如下图说明关闭区块链网络成功

总结

至此，部署以及测试fabric的环境已经全部完成，下一篇博客我将记录如何在此基础上部署及运行IBM官方区块链例子marbles(弹珠资产)