【許曉笛】EOS 數據庫與持久化 API —— 架構

piglei 發布于2019-06-27 18:53 / 3036人閱讀

摘要：與數據庫交互的被官方稱為，中文可以叫做持久化。下圖為數據結構。所有對數據的操作必須通過迭代器完成。迭代器會移動到需要的數據對象上。相關文章和視頻推薦許曉笛數據庫與持久化實戰圓方圓學院匯集大批區塊鏈名師，打造精品的區塊鏈技術課程。

EOS 數據庫結構詳解

在 EOS 中，智能合約執行完畢后，所占用的內存會釋放。程序中的所有變量都會丟失。如果智能合約里要持久地記錄信息，比如游戲智能合約要記錄每位用戶游戲記錄，本次合約執行完畢后數據不能丟失，就需要將數據存儲到 EOS 數據庫中。與數據庫交互的 API 被官方稱為 Persistence API，中文可以叫做持久化 API。下圖說明了 EOS 智能合約在執行 Action 時，與數據庫的交互過程。

為了方便智能合約與 EOS 數據庫的交互，EOS 仿造了 Boost 庫中的 Multi-Index Containers，開發了 C++ 類：eosio::multi_index(以下簡稱 multi_index`），中文可以叫做多索引列表類。

multi_index 頭文件地址：
https://github.com/EOSIO/eos/...

在 EOS 見證人硬盤中，為每個賬戶都預留了數據庫空間（大小與代幣持有量有關），每個賬戶名下可以建立多個數據表。智能合約無法直接操作存儲在見證人硬盤中的數據表，需要使用multi_index作為中間工具（或者叫容器），每個multi_index實例都與一個特定賬戶的特定數據表進行交互（取決于實例化時的參數）。EOS智能合約與EOS數據庫的數據交互如下圖所示。

數據表

multi_index是一個非常方便的數據庫交互容器，可以存儲任何 C++ 數據類型。每一個multi_index都相當于傳統數據庫的一個數據表（table），但將傳統數據庫的行與列的形式改為了單純的列。也就是說multi_index是一個線性排列的表，只有一列，每一行都只存儲一個對象。但是一般來說multi_index存儲的對象都是結構體或者類，里面含有多個成員變量，所以multi_index存儲數據的靈活性也是不亞于傳統數據庫的。

我們使用官方的“汽車維修店”示例，我們建立一個數據表，儲存每個汽車維修店客戶的賬戶名、保養時間、車輛里程。那么multi_index數據表儲存的項目中，每個都是如下的結構體：

struct service_rec {
    uint64_t        pkey;           // 主鍵
    account_name    customer;       // 車主用戶名
    uint32_t        service_date;   // 維修保養時間
    uint32_t        odometer;       // 車輛里程
};

在傳統數據庫中，需要建立一個 4 列的數據表，用來儲存每個用戶的這個 4 個數據，而multi_index的每個數據表只有一列，只存儲每個用戶的 service_rec 整個結構體即可。下圖為multi_index數據結構。

多索引

首先，每個數據表要有一組主鍵，主鍵必須是無符號 64 位整數類型（64-bit integer），這就是上面的service_rec結構體中第一個變量為uint64_t類型的原因。在數據表中，所有的對象就是按照主鍵升序排列的，小的在前，大的在后。主鍵可以是有意義的，也可以是沒有意義的，讓系統產生一個在這個數據表中沒有被使用的主鍵即可。為了設置主鍵，我們需要在之前的service_rec結構體添加一個叫做primary_key（）的成員函數函數的返回值為主鍵。

    auto    primary_key()const { return pkey; }

這樣就將pkey這個變量設置成了主鍵。

multi_index從字面上看就是能使用多個索引的數據表。EOS 中，每個multi_index或者說每個數據表都可以設置最多16個索引。索引相當于使用特定的方式給數據表中的對象重新排序。比如在我們經常使用的 windows 文件管理器中，可以按照文件名排序、按照文件修改時間排序、按照文件大小排序，這就有了3個索引。EOS 數據庫索引更加靈活，可以多帶帶按照結構體中的某個變量索引，也可以將變量之間的運算結果（函數輸出）進行索引。如果我們想使用車主用戶名進行索引，需要在結構體中添加一個get_customer()成員函數，函數的返回值為索引變量。

account_name    get_customer()const { return customer; }

這樣就將customer這個變量設置成了數據表的一個索引，下圖右側為customer索引。

迭代器

multi_index是如何操作數據表中的每個對象的呢？答案是 Iterators（迭代器）。大家可以搜索 “C++ 迭代器”或者設計模式中的“迭代器模式”來了解迭代器的設計思路。在 EOS 數據庫中，我更愿意將迭代器比喻為一個“電梯”，在整個數據表中上下穿梭。所有對數據的操作必須通過迭代器完成。典型的數據修改過程是這樣的：首先使用迭代器的find()方法，在特定的索引中尋找需要的數據，比如在車主用戶名索引中尋找某個用戶。迭代器會移動到需要的數據對象上。然后就可以使用迭代器的modify()方法修改當前迭代器對應的數據。下圖為迭代器指向用戶 Sue 的情況。

本篇文章介紹了 EOS 數據庫的基本結構，以后的文章會詳細介紹 EOS 數據庫使用實戰，敬請期待。

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