Hyperledger Fabric协议的定制之protocol buffer

前言

以前也研究过这个protobuf这一语言标准,这一google开发的用来网络协议指定的标准。这次再遇到这里就着研究fabric的机会深入的说明一下。用这个进行协议的指定是比较节约网络带宽,编解码方便。下面我们就从数据类型和编解码方式两个方面来加以说明。通过本文的阅读你将会发现,利用好protobuf有利于你提高程序编写的效率和减少协议指定的繁杂性。特别是如果你要设计的是一个网络系统的时候。

1、protobuf的关键字和数据类型

针对不同的程序语言(C++,java,golang)有不同的protobuf解析器,但是他们的数据类型是一样的,关键字略有差别。这里我们以golang和protoc-gen-go解析器为例来进行说明。protocol buffer 语言的源文件一般以name.proto的形式呈现。

关键字: syntax表明了解析器遵循的pb语法规范标准。option指定编译后生成的针对与语言的name.pb.(go/java/cc)文件所在的目录路径。package编译后文件的包名。import导入protobuf的相关组件和包。

数据类型: enum枚举类型编译后对应于golang语言的const类型,用来作为相应协议消息类型的头,标明相应的消息类型。或者是网络消息通信的反馈状态。message消息类型编译后生成golang语言的struct类型,定义相应的网络消息的负载(payload)消息由键值对构成,每一个消息标签都作为键。message里面的每一个字段都有字段编号和字段类型,其中字段类型用(0、1、2、3、4、5)来表示。repeated表示该字段是一个数组。

2、protobuf的编码方式

  varint变长度整数编码,在大多数情况下可以节约字节空间,从而节约网络带宽,提高传输效率。其用一个或者多个字节表示整数。每个字节最高位是标明其余字节是否跟当前字节一起表示一个整数(如果需要连起来表示则设置为1,并用小端编码,因此varint也叫base 128 一个基能表示最多128个值)。在解码的时候先找到最高字节(以0开头的字节),然后倒转相应低字节,去掉这些字节的最高位。举个例子比如300编码后1010 1100 0000 0010,解码如下1,去掉高位010 1100 000 0010  2、交换高低字节000 0010 010 1100  3、去除高位零连接100101100 = 256 + 32 + 8 + 4 = 300, 测试下来varint编码方式空间利用效(测试1048576个uint64的整数,使用varint编码消耗3129216bytes,而使用普通binary编码需要8388608bytes)可见普通编码方式空间使用率是varint编码的2.68倍。这个值在需要大量网络传输的情况下protobuf编码方式是非常地节约网络带宽的。

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