剥开比原看代码08:比原的Dashboard是怎么做出来的?

作者:freewind

比原项目仓库:

Github地址:https://github.com/Bytom/bytom

Gitee地址:https://gitee.com/BytomBlockchain/bytom

在前面的几篇文章中,我们一直在研究如何与一个比原节点建立连接,并且从它那里请求区块数据。然而我很快就遇到了瓶颈。

因为当我处理拿到的区块数据时,发现我已经触及到了比原链的核心,即区块链的数据结构以及分叉的处理。如果不能完全理解这一块,就没有办法正确的处理区块数据。然而它涉及的内容太多了,在短时间之内把它理解透彻是一件非常困难的事情。

之前我的做法就好像我想了解一个城市,于是沿着一条路从外围向市中心进发。前面一直很顺利,但等到了市中心时,发现这里人多路杂,有点迷失了。在这种情况下,我觉得我应该暂停研究核心,而是从另外一条路开始,由外向内再来一遍。因为在行进的过程中,我可以慢慢的积累更多的知识,让自己处于学习区而非恐慌区。这条路的终点也将是触及到核心,但是不深入进去。这样的话,等我多走了几条路之后,积累的知识够了,再研究核心就不会觉得迷茫了。

所以本文本来是想去研究一下,当别的节点把区块数据发给我们之后,我们应该怎么处理,现在换成研究比原的Dashboard是怎么做出来的。为什么选择这个呢?因为它非常以一种非常直观的方式,展示了比原向我们提供的各种信息和功能。在本文中,我们并不过多的讲解它上面的功能,而是把关注点放在比原到底是如何在代码层面上实现了这样的一个Dashboard。它上面的功能,将会在以后慢慢研究。

我们今天的问题是“比原的Dashboard是怎么做出来的”,但是这个问题有点大,并且不够具体,所以我们还是跟以前一样,先来把它细分一下:

  1. 我们怎样在比原中启用Dashboard功能?
  2. Dashboard中提供了哪些信息和功能?
  3. 比原是如何实现了http服务器?
  4. Dashboard使用了什么样的前端框架?
  5. Dashboard上面的数据,是以什么样的方式从后台拿到的?

我们下面开始一一探讨。

我们怎样在比原中启用Dashboard功能?

当我们使用bytomd node启动比原节点的时候,不需要任何配置,它就会自动启用Dashboard功能,并且会在浏览器中打开页面,非常方便。

如果是第一次运行,还没有创建过帐户,它会提示我们创建一个帐户及相关的私钥:

我们可以通过填写帐户别名、密钥别名和相应的密码来创建,或者点击下面的"Restore wallet"来恢复之前的帐号(如果之前备份过的话):

点击"Register"后,就会创建成功,并进入管理页面:

注意它的地址是:http://127.0.0.1:9888/dashboard

如果我们查看配置文件config.toml,可以在其中看到它的身影:

fast_sync = true
db_backend = "leveldb"
api_addr = "0.0.0.0:9888"
chain_id = "solonet"
[p2p]
laddr = "tcp://0.0.0.0:46658"
seeds = ""

注意其中的api_addr,就是dashboard以及web-api的地址。比原在启动之后,其BaseConfig.ApiAddress会从配置文件中取到相应的值:

config/config.go#L41-L85

type BaseConfig struct {
    // ...
    ApiAddress string `mapstructure:"api_addr"`
    // ...
}

然后在启动时,比原的web api以及dashboard会使用该地址,并且在浏览器中打开dashboard。

然而此处有一个奇怪的问题,就是不论这里的值是什么,浏览器总是打开http://localhost:9888这个地址。为什么呢?因为它写死在了代码中。

在代码中,http://localhost:9888一共出现在了三个地方,一个是用来表示dashboard的访问地址,位于node/node.go中:

node/node.go#L33-L37

const (
    webAddress               = "http://127.0.0.1:9888"
    expireReservationsPeriod = time.Second
    maxNewBlockChSize        = 1024
)

这里的webAddress,只在从代码中打开浏览器显示dashboard时使用:

node/node.go#L153-L159

func lanchWebBroser() {
    log.Info("Launching System Browser with :", webAddress)
    if err := browser.Open(webAddress); err != nil {
        log.Error(err.Error())
        return
    }
}

比原通过"github.com/toqueteos/webbrowser"这个第三方的库,可以在节点启动的时候,调用系统默认的浏览器,并打开指定的网址,方便了用户。(注意这段代码中有不少错别字,比如lanchbroser,已在后续版本中修正了)

另一个地方,是用于bytomcli这个命令行工具的,只是奇怪的是它放在了util/util.go下面:

util/util.go#L26-L28

var (
    coreURL = env.String("BYTOM_URL", "http://localhost:9888")
)

为什么说它是属于bytomcli的呢?因为这个coreURL最终被用在util包下的一个ClientCall(...)函数中,用于从代码中向指定的web api发送请求,并使用其回复信息。但是这个方法在bytomcli所在的包使用。如果是这样的话,coreURL及相关的函数,应该移到bytomcli包里才对。

第三个地方,跟第二个非常像,但是位于tools/sendbulktx/core/util.go中,它是用于另一个命令行工具sendbulktx的:

tools/sendbulktx/core/util.go#L26-L28

var (
    coreURL = env.String("BYTOM_URL", "http://localhost:9888")
)

一模一样,对吧。其实不光是这里,还有一堆相关的方法和函数,也是一模一样的,一看就是跟第二处互相复制过来的。

关于这里的问题,我提了两个issue:

  • dashboard和web api的地址写在配置文件config.toml中,但是同时写死在代码中:这里在实现上的确是有一定难度的,原因是在配置文件中,写的是0.0.0.0:9998,但是从浏览器或者命令行工具中去访问时,需要使用一个具体的ip(而不是0.0.0.0),否则某些功能会不正常。另外,在后面的代码分析处会看到,除了配置文件中的这个地址,比原还会优先从环境变量中取得LISTEN所对应的地址web api的地址。所以这里需要更多的研究才能正确修复。
  • 与读取webapi相关的代码出现大量重复:官方解释说sendbulktx这个工具在未来将从bytom项目中独立出去,所以代码是重复的,如果是这样的话,可以接受。

Dashboard中提供了哪些信息和功能?

下面我们快速过一遍比原的Dashboard提供了哪些信息和功能。由于在本文中,我们关注的重点不是这些具体的功能,所以会不会细究。另外,前面刚创建好的帐号里,很多数据都是没有的,为了展示方便,我事先做了一些数据。

首先是密钥:

这里显示了当前有几个密钥,其别名是什么,并且显示出来了主公钥。我们可以点击右上角的“新建”按钮创建多个密钥,但是这里不再展示。

帐户:

资产:

默认只定义了BTM这一种资产,可以通过“新建”按钮增加多种资产。

余额:

看起来我还是相当有钱的(可惜不能用)。

交易:

展示了多笔交易,实际上是在本机挖矿挖出来的。由于挖矿出来的BTM是由系统直接转到我们的帐户上的,所以也可以看作是一种交易。

创建交易:

我们也可以像这样自己创建交易,把我们持有的某种资产(比如BTM)转到另一个地址。

未花费输出:

简单的理解就是与我相关的每一笔交易都被记录下来,有输入和输出部分,其中的输出可能又是另一个交易的输入。这里显示的是还没有花费掉的输出(可以根据它来计算我当前到底还剩下多少余额)

查看核心状态:

定义访问控制:

备份和还原操作:

另外每个页面左侧栏的下面,还有关于连接的链的类型(此处为solonet),以及同步情况和与当前节点连接的其它节点数。

这里展示的信息和功能我们还不需要细究,但是这里出现的名词却是要留意的,因为它们都是比原的核心概念。等我们以后研究比原内部区块链核心功能的时候,实际上都是围绕着它们来的。这里的每一个概念,可能都需要一到多篇文章专门讨论。

我们在今天关注的是技术实现层面,下面我们要开始进入代码时间了。

比原是如何实现了http服务器?

首先让我们从比原节点启动开始,一直找到启动http服务的地方:

cmd/bytomd/main.go#L54-L57

func main() {
    cmd := cli.PrepareBaseCmd(commands.RootCmd, "TM", os.ExpandEnv(config.DefaultDataDir()))
    cmd.Execute()
}

cmd/bytomd/commands/run_node.go#L41-L54

func runNode(cmd *cobra.Command, args []string) error {
    // Create & start node
    n := node.NewNode(config)
    if _, err := n.Start(); err != nil {
    // ..
}

node/node.go#L169-L180

func (n *Node) OnStart() error {
    // ...
    n.initAndstartApiServer()
    // ...
}

很快找到了,initAndstartApiServer

node/node.go#L161-L167

func (n *Node) initAndstartApiServer() {
    // 1.
    n.api = api.NewAPI(n.syncManager, n.wallet, n.txfeed, n.cpuMiner, n.miningPool, n.chain, n.config, n.accessTokens)

    // 2. 
    listenAddr := env.String("LISTEN", n.config.ApiAddress)
    env.Parse()

    // 3.
    n.api.StartServer(*listenAddr)
}

可以看到,该方法分成了三部分:

  1. 通过传入大量的参数,来构造一个API对象。进去后会看到大量的与url相关的配置。
  2. 先从环境中取得LISTEN对应的值,如果没有的话,再使用config.toml中指定的api_addr值,作为api服务的入口地址
  3. 真正启动服务

由于2比较简单,所以我们下面将仔细分析1和3.

先找到1处所对应的api.NewAPI方法:

api/api.go#L143-L157

func NewAPI(sync *netsync.SyncManager, wallet *wallet.Wallet, txfeeds *txfeed.Tracker, cpuMiner *cpuminer.CPUMiner, miningPool *miningpool.MiningPool, chain *protocol.Chain, config *cfg.Config, token *accesstoken.CredentialStore) *API {
    api := &API{
        sync:          sync,
        wallet:        wallet,
        chain:         chain,
        accessTokens:  token,
        txFeedTracker: txfeeds,
        cpuMiner:      cpuMiner,
        miningPool:    miningPool,
    }
    api.buildHandler()
    api.initServer(config)

    return api
}

它主要就是把传进来的各参数拿住,供后面使用。然后就是api.buildHandler来配置各个功能点的路径和处理函数,以及用api.initServer来初始化服务。

进入api.buildHandler()。这个方法有点长,把它分成几部分来讲解:

api/api.go#L164-L244

func (a *API) buildHandler() {
    walletEnable := false
    m := http.NewServeMux()

看来http服务使用的是Go自带的http包。

向下是,当用户的钱包功能没有禁用的话,就会配置与钱包相关的各功能点(比如帐号、交易、密钥等):

    if a.wallet != nil {
        walletEnable = true

        m.Handle("/create-account", jsonHandler(a.createAccount))
        m.Handle("/list-accounts", jsonHandler(a.listAccounts))
        m.Handle("/delete-account", jsonHandler(a.deleteAccount))

        m.Handle("/create-account-receiver", jsonHandler(a.createAccountReceiver))
        m.Handle("/list-addresses", jsonHandler(a.listAddresses))
        m.Handle("/validate-address", jsonHandler(a.validateAddress))

        m.Handle("/create-asset", jsonHandler(a.createAsset))
        m.Handle("/update-asset-alias", jsonHandler(a.updateAssetAlias))
        m.Handle("/get-asset", jsonHandler(a.getAsset))
        m.Handle("/list-assets", jsonHandler(a.listAssets))

        m.Handle("/create-key", jsonHandler(a.pseudohsmCreateKey))
        m.Handle("/list-keys", jsonHandler(a.pseudohsmListKeys))
        m.Handle("/delete-key", jsonHandler(a.pseudohsmDeleteKey))
        m.Handle("/reset-key-password", jsonHandler(a.pseudohsmResetPassword))

        m.Handle("/build-transaction", jsonHandler(a.build))
        m.Handle("/sign-transaction", jsonHandler(a.pseudohsmSignTemplates))
        m.Handle("/submit-transaction", jsonHandler(a.submit))
        m.Handle("/estimate-transaction-gas", jsonHandler(a.estimateTxGas))

        m.Handle("/get-transaction", jsonHandler(a.getTransaction))
        m.Handle("/list-transactions", jsonHandler(a.listTransactions))

        m.Handle("/list-balances", jsonHandler(a.listBalances))
        m.Handle("/list-unspent-outputs", jsonHandler(a.listUnspentOutputs))

        m.Handle("/backup-wallet", jsonHandler(a.backupWalletImage))
        m.Handle("/restore-wallet", jsonHandler(a.restoreWalletImage))
    } else {
        log.Warn("Please enable wallet")
    }

钱包功能默认是启用的,用户如何才能禁用它呢?方法是在配置文件config.toml中,加上这一节代码:

[wallet]
disable = true

在前面的代码中,在配置功能点时,使用了大量的m.Handle("/create-account", jsonHandler(a.createAccount))这样的代码,它是什么意思呢?

  1. /create-account:该功能的路径,比如对于这个,用户需要在浏览器或者命令行中,使用地址http://localhost:9888/create-account来访问
  2. a.createAccount:用于处理用户的访问,比如拿到用户提供的数据,处理完后再返回某个数据给用户,会在下面详解
  3. jsonHandler:是一个中间层,把用户发送的JSON数据转成第2步handler需要的Go类型参数,或者把2返回的Go数据转成JSON给用户
  4. m.Handle(path, handler):用来把功能点路径和相应的处理函数对应起来

这里先看第3步中的jsonHandler的代码:

api/api.go#L259-L265

func jsonHandler(f interface{}) http.Handler {
    h, err := httpjson.Handler(f, errorFormatter.Write)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    return h
}

它里面用到了httpjson,它是比原代码中提供的一个包,位于net/http/httpjson 。它的功能主要是为了在http访问与Go的函数之间增加了一层转换。通常用户通过http与api交互的时候,发送和接收的都是JSON数据,而我们在第2步的handler中定义的是Go函数,通过httpjson,可以在两者之间自动转换,使得我们在写Go代码的时候,不需要考虑JSON以及http协议相关的问题。相应的,为了与jsonhttp配合使用,第2步中的handler在格式上也会有一些要求,详情可参见这里的详细注释:net/http/httpjson/doc.go#L3-L40 。由于httpjson所涉及的代码还比较多,这里就不详述,以后有机会专开一篇。

然后我们再看第2步的a.createAccount的代码:

api/accounts.go#L16-L30

func (a *API) createAccount(ctx context.Context, ins struct {
    RootXPubs []chainkd.XPub `json:"root_xpubs"`
    Quorum    int            `json:"quorum"`
    Alias     string         `json:"alias"`
}) Response {
    acc, err := a.wallet.AccountMgr.Create(ctx, ins.RootXPubs, ins.Quorum, ins.Alias)
    if err != nil {
        return NewErrorResponse(err)
    }

    annotatedAccount := account.Annotated(acc)
    log.WithField("account ID", annotatedAccount.ID).Info("Created account")

    return NewSuccessResponse(annotatedAccount)
}

这个函数的内容我们在这里不细究,需要注意的反而是它的格式,因为前面说了,它需要跟jsonHandler配合使用。格式的要求大概就是,第一个参数是Context,第二个参数是可以从JSON数据转换过来的参数,返回值是一个Response以及一个Error,但是这四个又全部是可选的。

让我们回到api.buildHandler(),继续往下:

    m.Handle("/", alwaysError(errors.New("not Found")))
    m.Handle("/error", jsonHandler(a.walletError))

    m.Handle("/create-access-token", jsonHandler(a.createAccessToken))
    m.Handle("/list-access-tokens", jsonHandler(a.listAccessTokens))
    m.Handle("/delete-access-token", jsonHandler(a.deleteAccessToken))
    m.Handle("/check-access-token", jsonHandler(a.checkAccessToken))

    m.Handle("/create-transaction-feed", jsonHandler(a.createTxFeed))
    m.Handle("/get-transaction-feed", jsonHandler(a.getTxFeed))
    m.Handle("/update-transaction-feed", jsonHandler(a.updateTxFeed))
    m.Handle("/delete-transaction-feed", jsonHandler(a.deleteTxFeed))
    m.Handle("/list-transaction-feeds", jsonHandler(a.listTxFeeds))

    m.Handle("/get-unconfirmed-transaction", jsonHandler(a.getUnconfirmedTx))
    m.Handle("/list-unconfirmed-transactions", jsonHandler(a.listUnconfirmedTxs))

    m.Handle("/get-block-hash", jsonHandler(a.getBestBlockHash))
    m.Handle("/get-block-header", jsonHandler(a.getBlockHeader))
    m.Handle("/get-block", jsonHandler(a.getBlock))
    m.Handle("/get-block-count", jsonHandler(a.getBlockCount))
    m.Handle("/get-difficulty", jsonHandler(a.getDifficulty))
    m.Handle("/get-hash-rate", jsonHandler(a.getHashRate))

    m.Handle("/is-mining", jsonHandler(a.isMining))
    m.Handle("/set-mining", jsonHandler(a.setMining))

    m.Handle("/get-work", jsonHandler(a.getWork))
    m.Handle("/submit-work", jsonHandler(a.submitWork))

    m.Handle("/gas-rate", jsonHandler(a.gasRate))
    m.Handle("/net-info", jsonHandler(a.getNetInfo))

可以看到还是各种功能的定义,主要是跟区块数据、挖矿、访问控制等相关的功能,这里就不详述了。

再继续:

    handler := latencyHandler(m, walletEnable)
    handler = maxBytesHandler(handler)
    handler = webAssetsHandler(handler)
    handler = gzip.Handler{Handler: handler}

    a.handler = handler
}

这里是把前面定义的功能点配置包成了一个handler,然后在它外面包了一层又一层,添加上了更多的功能:

  1. latencyHandler:我目前还不能准确说出它的作用,留待以后补充
  2. maxBytesHandler:防止用户提交的数据过大,目前值约为10MB。对于除signer/sign-block以外的url有效
  3. webAssetsHandler:向用户提供dashboard相关的前端页面资源(比如网页、图片等等)。可能是为了性能和方便性方面的考虑,前端文件都经过混淆后,以字符串形式嵌入在dashboard/dashboard.go中,真正的代码在另一个项目中 https://github.com/Bytom/dashboard,我们在后面会看一下
  4. gzip.Handler:对http客户端进行是否支持gzip的检测,并且在支持的情况下,传输数据时使用gzip压缩

然后让我们回到主线,看看前面的NewAPI中最后调用的api.initServer(config)

api/api.go#L89-L122

func (a *API) initServer(config *cfg.Config) {
    // The waitHandler accepts incoming requests, but blocks until its underlying
    // handler is set, when the second phase is complete.
    var coreHandler waitHandler
    var handler http.Handler

    coreHandler.wg.Add(1)
    mux := http.NewServeMux()
    mux.Handle("/", &coreHandler)

    handler = mux
    if config.Auth.Disable == false {
        handler = AuthHandler(handler, a.accessTokens)
    }
    handler = RedirectHandler(handler)

    secureheader.DefaultConfig.PermitClearLoopback = true
    secureheader.DefaultConfig.HTTPSRedirect = false
    secureheader.DefaultConfig.Next = handler

    a.server = &http.Server{
        // Note: we should not set TLSConfig here;
        // we took care of TLS with the listener in maybeUseTLS.
        Handler:      secureheader.DefaultConfig,
        ReadTimeout:  httpReadTimeout,
        WriteTimeout: httpWriteTimeout,
        // Disable HTTP/2 for now until the Go implementation is more stable.
        // https://github.com/golang/go/issues/16450
        // https://github.com/golang/go/issues/17071
        TLSNextProto: map[string]func(*http.Server, *tls.Conn, http.Handler){},
    }

    coreHandler.Set(a)
}

这个方法在本文不适合细讲,因为它更多的是涉及到http层面的一些东西,不是本文的重点。值得关注的地方是,方法创建了一个Go提供的http.Server,把前面我们辛苦配置好的handler塞进去,万事俱备,只欠启动。

下面就是启动啦。我们终于可以回到最新的initAndstartApiServer方法了,还记得它的第3块内容吗?主要就是调用了n.api.StartServer(*listenAddr)

api/api.go#L125-L140

func (a *API) StartServer(address string) {
    // ...
    listener, err := net.Listen("tcp", address)
    // ...
    go func() {
        if err := a.server.Serve(listener); err != nil {
            log.WithField("error", errors.Wrap(err, "Serve")).Error("Rpc server")
        }
    }()

这块比较简单,就是使用Go的net.Listen来监听传入的web api地址,得到相应的listener之后,把它传给我们在前面创建的http.ServerServe方法,就大功告成了。

这一块代码分析写得十分痛苦,主要原因是它的web api这里几乎涉及到了所有比原提供的功能,很庞杂。还有不少跟http协议相关的东西。同时,因为暴露出了接口,这里就容易出现安全风险,所以代码里面还有不少涉及到用户输入、安全检查等。这些东西当然是非常重要的,但是从代码阅读的角度上来讲又难免枯燥,除非我们就是为了研究安全性。

本文的任务主要是研究比原是如何提供http服务的,关于比原在安全性方面做了哪些事情,以后会有专门的分析。

Dashboard使用了什么样的前端框架?

比原的前端代码是在另一个独立的项目中:https://github.com/Bytom/dashboard

本文我们并不去探讨代码细节,而仅仅去看一下它使用了哪些前端框架,有个大概印象即可。

通过https://github.com/Bytom/dashboard/blob/master/package.json我们就可以大概了解到,比原前端使用了:

  1. 构建工具:直接利用npmScripts
  2. 前端框架:React + Redux
  3. CSS方面:bootstrap
  4. JavaScript:ES6
  5. http请求:fetch-ponyfill
  6. 资源打包:webpack
  7. 测试:mocha

Dashboard上面的数据,是以什么样的方式从后台拿到的?

以Account相关的代码为例:

src/sdk/api/accounts.js#L16

const accountsAPI = (client) => {
  return {
    create: (params, cb) => shared.create(client, '/create-account', params, {cb, skipArray: true}),

    createBatch: (params, cb) => shared.createBatch(client, '/create-account', params, {cb}),

    // ...

    listAddresses: (accountId) => shared.query(client, 'accounts', '/list-addresses', {account_id: accountId}),
  }
}

这些函数主要是通过fetch-ponyfill库中提供的方法,向向前面使用go创建的web api接口发送http请求,并且拿到相应的回复数据。而它们又将在React组件中被调用,拿回来的数据用于填充页面。

同样,更细节的内容在本文就不讲啦。

终于,经过这一大篇的分析,我觉得我对于比原的Dashboard是怎么做出来的,有了一些基本的印象。剩下的,就是在以后,针对其中的功能进行细致的研究。

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