区块链扫盲篇之使用 PHP 实现区块链（三）：区块链持久化

1 引言

前一篇文章我们已经介绍了怎么为区块链加上工作量证明，但离可用的区块链还差很远。我们现在的区块链保存在内存中，进程退出或者机器重启都会导致区块链数据丢失。所以这一篇文章主要介绍怎么持久化我们的区块链到磁盘中，这样重启电脑也不会丢失我们的区块链。

2 数据库选择

市面上有很多数据库可以选择，例如：MySQL、MongoDB、LevelDB等。而在比特币的实现中，使用的是LevelDB。但由于LevelDB要另外安装，所以稍微有点麻烦。

为了简便起见，我自己使用PHP实现了一个简单的文件数据库“CuteDB”，地址是：https://github.com/liexusong/CuteDB。CuteDB只实现了简单“get”、“set”和“delete”操作，所以使用起来非常简单。CuteDB使用HashTable作为存储算法，有兴趣可以查看源码。

3 存储结构

我们使用区块的Hash值作为键，将区块序列化后作为值来存储。而使用“lasthash”作为键来保存最后一个区块的Hash值，这样的话就可以通过最后一个区块的Hash值来不断回溯整个区块链的所有区块。

现在我们需要修改Blockchain类的构造函数：

<?php

include('block.php');
include('CuteDB.php');

class Blockchain
{
    const dbFile = 'blockchain';
    const lastHashField = 'lasthash';

    private $_db = null;
    private $_lastHash = null;

    public function __construct()
    {
        $this->_db = new CuteDB();

        if (!$this->_db->open(Blockchain::dbFile)) {
            exit("Failed to create/open blockchian database");
        }

        $this->_lastHash = $this->_db->get(Blockchain::lastHashField);
        if (!$this->_lastHash) {
            $block = new Block('', 'Genesis Block');
            $hash = $block->getBlockHash();
            $this->_db->set($hash, serialize($block));
            $this->_db->set(Blockchain::lastHashField, $hash);
            $this->_lastHash = $hash;
        }
    }
    ...
}

在构造函数中，我们首先打开区块链的数据库，然后去数据库查看最后一个区块的Hash值是否存在，如果不存在说明我们的区块链还没有创建，所以需要创建一个创世区块，然后保存到数据库中，最后保存最后一个区块的Hash值到数据库。

在上面的过程中，我们会把最后一个区块的Hash值保存到Blockchain对象的“_lastHash”字段中，这样方便我们以后创建新区块时指定上一个区块的Hash值。

Blockchain类的addBlock()方法需要作如下修改：

<?php

include('block.php');
include('CuteDB.php');

class Blockchain
{
    ...

    public function addBlock($data)
    {
        $newBlock = new Block($this->_lastHash, $data);

        $hash = $newBlock->getBlockHash();

        $this->_db->set($hash, serialize($newBlock));
        $this->_db->set(Blockchain::lastHashField, $hash);

        $this->_lastHash = $hash;
    }
}

因为“_lastHash”字段保存了最后一个区块的Hash值，所以在新创建区块时把这个Hash值作为前一个区块的Hash值传入到参数即可。在保存区块时，首先使用区块的Hash值作为键，然后序列化区块后作为值，保存到数据库中，最后更新最后一个区块的Hash值。

然后我们新创建一个方法打印整条区块链：

<?php

include('block.php');
include('CuteDB.php');

class Blockchain
{
    ...

    public function printBlockchain()
    {
        $lastHash = $this->_lastHash;

        while (true) {
            $block = $this->_db->get($lastHash);
            if (!$block) {
                break;
            }

            $block = unserialize($block);

            printf("PrevHash: %s\n", $block->prevHash);
            printf("Hash: %s\n", $block->hash);
            printf("Data: %s\n", $block->data);
            printf("Nonce: %s\n\n\n", $block->nonce);

            $lastHash = $block->prevHash;
        }
    }
}

这个方法很简单，就是使用最后一个区块的Hash值来不断回溯整条区块链。

最后，我们通过测试代码来测试一下我们的结果：

<?php

include('blockchain.php');

$bc = new Blockchain();

$bc->addBlock('This is block1');
$bc->addBlock('This is block2');

$bc->printBlockchain();

结果输出如下：