Rust区块链开发库cumulus-client-parachain-inherent的使用:实现Polkadot平行链共识与区块生产功能
Rust区块链开发库cumulus-client-parachain-inherent的使用:实现Polkadot平行链共识与区块生产功能
cumulus-client-parachain-inherent是Polkadot SDK的一部分,用于实现平行链的共识机制和区块生产功能。以下是使用该库的基本信息和示例代码。
安装
在项目目录中运行以下Cargo命令:
cargo add cumulus-client-parachain-inherent
或者在Cargo.toml中添加:
cumulus-client-parachain-inherent = "0.19.0"
基本使用示例
以下是使用cumulus-client-parachain-inherent实现平行链区块生产的基本示例:
use cumulus_client_parachain_inherent::{
ParachainInherentData,
MockValidationDataInherentDataProvider
};
use sp_inherents::{InherentDataProviders, InherentData};
use sp_runtime::traits::{Block as BlockT, Header as HeaderT};
// 创建平行链固有数据提供者
fn create_inherent_data_providers<B: BlockT>(
validation_data: Option<PersistedValidationData>,
) -> InherentDataProviders {
let mut providers = InherentDataProviders::new();
// 添加平行链固有数据提供者
providers
.register_provider(MockValidationDataInherentDataProvider::new(validation_data))
.expect("Failed to register parachain inherent data provider");
providers
}
// 构建平行链区块
async fn build_parachain_block<B: BlockT>(
inherent_data: InherentData,
parent_header: B::Header,
) -> Result<B, Error> {
// 从固有数据中获取平行链固有数据
let parachain_inherent_data = inherent_data
.get_data::<ParachainInherentData>(&cumulus_client_parachain-inherent::INHERENT_IDENTIFIER)
.expect("Parachain inherent data should be present");
// 使用这些数据构建区块...
// 这里通常包含区块生产的逻辑
Ok(block)
}
// 示例验证数据
fn mock_validation_data() -> PersistedValidationData {
PersistedValidationData {
parent_head: Default::default(),
relay_parent_storage_root: Default::default(),
max_pov_size: 5 * 1024 * 1024, // 5MB
}
}
#[tokio::main]
async fn main() {
// 创建固有数据提供者
let providers = create_inherent_data_providers::<Block>(Some(mock_validation_data()));
// 创建固有数据
let inherent_data = providers
.create_inherent_data()
.await
.expect("Failed to create inherent data");
// 构建区块
let parent_header = Default::default();
let block = build_parachain_block::<Block>(inherent_data, parent_header)
.await
.expect("Failed to build block");
println!("Successfully built parachain block: {:?}", block);
}
完整示例代码
以下是一个更完整的示例,展示了如何设置平行链共识和区块生产:
use cumulus_client_parachain_inherent::{
ParachainInherentData,
MockValidationDataInherentDataProvider
};
use cumulus_primitives_core::PersistedValidationData;
use sc_consensus::{
BlockImport, BlockImportParams, ForkChoiceStrategy, ImportResult,
};
use sp_api::ProvideRuntimeApi;
use sp_blockchain::HeaderBackend;
use sp_consensus::{BlockOrigin, Environment, Proposer};
use sp_inherents::{InherentDataProviders, InherentData};
use sp_runtime::{
traits::{Block as BlockT, Header as HeaderT},
Justifications,
};
use std::{marker::PhantomData, sync::Arc};
// 平行链区块生产器
struct ParachainBlockProducer<B, C, E> {
client: Arc<C>,
environment: E,
_phantom: PhantomData<B>,
}
impl<B, C, E> ParachainBlockProducer<B, C, E>
where
B: BlockT,
C: ProvideRuntimeApi<B> + HeaderBackend<B> + 'static,
E: Environment<B>,
{
// 创建新区块
async fn produce_block(
&mut self,
parent_hash: B::Hash,
inherent data: InherentData,
) -> Result<B, String> {
let mut proposer = self
.environment
.init(&parent_hash)
.map_err(|e| format!("Failed to initialize proposer: {:?}", e))?;
let block = proposer
.propose(
inherent_data,
Default::default(),
std::time::Duration::from_secs(20),
None,
)
.await
.map_err(|e| format!("Proposing failed: {:?}", e))?
.block;
Ok(block)
}
}
// 平行链区块导入器
struct ParachainBlockImport<B: BlockT, I> {
inner: I,
_phantom: PhantomData<B>,
}
impl<B: BlockT, I: BlockImport<B>> BlockImport<B> for ParachainBlockImport<B, I> {
type Error = I::Error;
fn import_block(
&mut self,
mut block: BlockImportParams<B>,
cache: std::collections::HashMap<sp_consensus::CacheKeyId, Vec<u8>>,
) -> Result<ImportResult, Self::Error> {
block.fork_choice = Some(ForkChoiceStrategy::LongestChain);
self.inner.import_block(block, cache)
}
}
// 主函数设置平行链共识
#[tokio::main]
async fn main() {
// 1. 初始化客户端和环境
// let client = ...;
// let environment = ...;
// 2. 创建固有数据提供者
let validation_data = mock_validation_data();
let inherent_providers = create_inherent_data_providers::<Block>(Some(validation_data));
// 3. 创建区块生产器
let mut block_producer = ParachainBlockProducer {
client: client.clone(),
environment,
_phantom: PhantomData,
};
// 4. 获取最佳区块作为父区块
let best_hash = client.info().best_hash;
// 5. 创建固有数据
let inherent_data = inherent_providers
.create_inherent_data()
.await
.expect("Failed to create inherent data");
// 6. 生产新区块
let new_block = block_producer
.produce_block(best_hash, inherent_data)
.await
.expect("Failed to produce block");
// 7. 导入新区块
let mut block_import = ParachainBlockImport {
inner: client.clone(),
_phantom: PhantomData,
};
let mut import_params = BlockImportParams::new(BlockOrigin::Own, new_block.header().clone());
import_params.body = Some(new_block.extract_body());
import_params.justifications = Some(Justifications::default());
import_params.fork_choice = Some(ForkChoiceStrategy::LongestChain);
block_import
.import_block(import_params, Default::default())
.expect("Failed to import block");
println!("Successfully produced and imported parachain block");
}
// 模拟验证数据
fn mock_validation_data() -> PersistedValidationData {
PersistedValidationData {
parent_head: Default::default(),
relay_parent_storage_root: Default::default(),
max_pov_size: 5 * 1024 * 1024, // 5MB
}
}
这个示例展示了如何使用cumulus-client-parachain-inherent库来:
- 设置平行链固有数据提供者
- 创建包含平行链特定数据的区块
- 实现平行链区块生产逻辑
- 处理区块导入过程
注意:实际使用时需要根据具体链的实现进行调整,并添加适当的错误处理和配置。
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Rust区块链开发库cumulus-client-parachain-inherent的使用:实现Polkadot平行链共识与区块生产功能
完整示例演示
下面是一个更完整的平行链实现示例,结合了上述所有关键部分:
use cumulus_client_parachain_inherent::{
ParachainInherentData,
ParachainConsensus,
ParachainCandidate,
ParachainBlockImport
};
use sp_inherents::{InherentData, InherentDataProvider};
use sp_runtime::{traits::Block as BlockT, Header};
use sc_client_api::Backend;
use sc_consensus::BlockImport;
use sc_service::{TaskManager, Configuration};
// 定义区块类型
type Block = sp_runtime::generic::Block<Header, sp_runtime::OpaqueExtrinsic>;
// 自定义平行链共识实现
struct CustomParachainConsensus<Client, Backend> {
client: Arc<Client>,
backend: Arc<Backend>,
task_manager: TaskManager,
}
#[async_trait::async_trait]
impl<Client, Backend> ParachainConsensus<Block> for CustomParachainConsensus<Client, Backend>
where
Client: ProvideRuntimeApi<Block> + Send + Sync + 'static,
Backend: Backend<Block> + 'static,
{
async fn produce_candidate(
&self,
parent_header: &Header,
relay_parent: Hash,
validation_data: &PersistedValidationData,
) -> Option<ParachainCandidate<Block>> {
// 准备inherent数据
let inherent_data = ParachainInherentData::new(relay_parent, validation_data.clone());
// 创建区块构建器
let mut builder = self.client.new_block_at(
parent_header.hash(),
Default::default(),
false
).ok()?;
// 添加inherent数据
builder.push(inherent_data).ok()?;
// 构建区块
let built_block = builder.build().ok()?;
// 返回候选区块
Some(ParachainCandidate {
block: built_block.block,
proof: Vec::new(), // 实际应用中需要生成正确的证明
})
}
}
// 服务构建函数
fn build_service(config: Configuration) -> Result<(), sc_service::Error> {
// ... 初始化客户端和其他组件 ...
// 创建区块导入器
let block_import = ParachainBlockImport::new(
client.clone(),
backend.clone(),
task_manager.spawn_handle(),
);
// 创建提案者
let proposer = sc_basic_authorship::ProposerFactory::new(
task_manager.spawn_handle(),
client.clone(),
transaction_pool.clone(),
prometheus_registry.clone(),
);
// 创建自定义共识
let consensus = CustomParachainConsensus {
client: client.clone(),
backend: backend.clone(),
task_manager: task_manager.clone(),
};
// 配置平行链服务
let mut builder = sc_service::ServiceBuilder::new()
.with_consensus(consensus)
.with_block_import(block_import)
.with_proposer(proposer);
// 构建并运行服务
let service = builder.build()?;
task_manager.spawn_essential_handle().spawn_blocking("service", service.run());
Ok(())
}
// Runtime实现
impl cumulus_client_parachain_inherent::ParachainInherentDataProvider for Runtime {
fn parachain_inherent_data_provider(
&self,
relay_parent: Hash,
validation_data: &PersistedValidationData,
) -> Option<Box<dyn InherentDataProvider>> {
Some(Box::new(ParachainInherentData::new(
relay_parent,
validation_data.clone(),
)))
}
}
关键组件说明
- CustomParachainConsensus: 自定义共识实现,负责生产候选区块
- ParachainBlockImport: 处理区块导入逻辑,确保区块符合平行链要求
- ParachainInherentData: 提供与中继链交互所需的数据
- Service构建: 将所有组件集成到服务中
实现步骤
- 定义你的平行链区块类型
- 实现自定义共识逻辑
- 配置区块导入器
- 设置Runtime的inherent数据提供者
- 构建并运行服务
测试建议
- 使用Polkadot测试网进行集成测试
- 验证区块生产和提交流程
- 测试与中继链的交互是否正常
- 监控区块生产时间和资源使用情况
这个完整示例展示了如何从零开始构建一个基本的平行链节点,包含了区块生产、共识实现和服务集成的关键部分。