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执行组件

概要

Libra区块链是一个复制的状态机，那么每个验证机中都存在一个副本，从创世区块状态 S0, 每一笔交易 Ti 将先前状态 Si-1 更新为 Si. 每 Si 是从帐户（由32字节地址表示）映射到 与每个帐户关联的一些数据。

执行组件根据完全有序的交易，通过Move虚拟机来计算每个交易输出，然后将输出应用于先前的状态，并生成一个新的状态，执行组件和共识算法 — HotStuff 一种基于领导者的算法　— 协同工作, 帮助它提议对一组拟议的交易及其执行达成一致。这样一组交易就是一个块。与其他区块链系统不同，块除了作为一组交易之外没有任何意义 - 每一个交易由其在分布账中的位置来识别，这也是被称为“版本”。 每个共识参与者构建一个区块树，如下：

                   ┌-- C
          ┌-- B <--┤
          |        └-- D
<--- A <--┤                            (A 是最后已提交的块: committed)
          |        ┌-- F <--- G
          └-- E <--┤
                   └-- H

          ↓ 之后提交(commiting)块Ｅ

                 ┌-- F <--- G
<--- A <--- E <--┤                     (Ｅ是最后已提交的块)
                 └-- H

一个块是一组交易，它会应用到已经提交的、确定顺序的区块上。

从上次已提交块到未提交的块的路径形成一个有效的链。无论共识算法的提交规则如何,　此树上有两种可能的操作:

  1. 使用给定的父节点向树中添加块，并扩展特定的链 (例如，用块G扩展块F)。当我们用一个新块去扩展一个链，该区块应该包含正确的（块中）交易执行结果，就像它的所有祖先也都是按照同样的规则提交。然而，所有未提交的块和它们的执行结果保存在某个临时位置，对外部客户端不可见。
  2. 提交一个块(commiting)。随着共识收集到越来越多关于块的选票，按规则决定提交一个块，其所有祖先也是同样的规则提交的。然后我们将所有这些块保存到永久存储中，并在同一时间丢弃所有冲突的块。

因此，执行组件提供了两个主要API — execute_block 和 commit_block - 以支持上述操作。

实现细节

每个版本的状态都表示为存储中的稀疏Merkle树。当一个交易提交修改一个帐户时，该帐户和此树根下的兄弟帐户将加载到内存中。例如，如果我们确定的已提交的状态上执行一个交易 Ti ，它会修改账户 A, 我们最终会得到如下的树:

             S_i
            /   \
           o     y
          / \
         x   A

其中 A 具有帐户的新状态，而 y 和 x 是从树根到 A 路径上的兄弟节点。 如果下一个交易 Ti+1修改了另一个帐户 B ，而B位于 y 的子树中, 一棵新的树将会 构建，结构将如下所示：

                S_i        S_{i+1}
               /   \      /       \
              /     y   /          \
             / _______/             \
            //                       \
           o                          y'
          / \                        / \
         x   A                      z   B

使用这个结构，我们可以查询全局状态，同时考虑到未提交交易的输出。例如，如果我们想执行另一个交易 Ti+1', 我们可以使用树 Si. 如果我们查找帐户A，我们可以在树中找到它的新值。 否则，我们知道该帐户不存在于树中，我们可以回退到存储。另一个例子，如果我们想执行交易 Ti+2, 我们可以使用树 Si+1 它更新了帐户 A 和 B 的值.

这个组件是怎样组织的？

    execution
            └── execution_client   # A Rust wrapper on top of GRPC clients.
            └── execution_proto    # All interfaces provided by the execution component.
            └── execution_service  # Execution component as a GRPC service.
            └── executor           # The main implementation of execution component.
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