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到目前为止，我们已经构建了一个有工作量证明机制的区块链。有了工作量证明，挖矿也就有了着落。虽然目前距离一个有着完整功能的区块链越来越近了，但是它仍然缺少了一些重要的特性。在今天的内容中，我们会将区块链持久化到一个数据库中，然后会提供一个简单的命令行接口，用来完成一些与区块链的交互操作。本质上，区块链是一个分布式数据库，不过， 我们暂时先忽略 “分布式” 这个部分，仅专注于 “存储” 这一点。

选择数据库

目前，我们的区块链实现里面并没有用到数据库，而是在每次运行程序时，简单地将区块链存储在内存中 。那么一旦程序退出，所有的内容就都消失了。我们没有办法再次使用这条链，也没有办法与其他人共享， 所以我们需要把它存储到磁盘上。

那么，我们要用哪个数据库呢？实际上，任何一个数据库都可以。在 比特币原始论文中，并没有提到要使用哪一个具体的数据库，它完全取决于开发者如何选择。 Bitcoin Core ，最初由中本聪发布，现在是比特币的一个参考实现，它使用的是 LevelDB。而我们将要使用的是...

BoltDB

因为它：

非常简洁

用 Go 实现

不需要运行一个服务器

能够允许我们构造想要的数据结构

BoltDB GitHub 上的 README 是这么说的：

Bolt 是一个纯键值存储的 Go 数据库，启发自 Howard Chu 的 LMDB. 它旨在为那些无须一个像 Postgres 和 MySQL 这样有着完整数据库服务器的项目，提供一个简单，快速和可靠的数据库。

由于 Bolt 意在用于提供一些底层功能，简洁便成为其关键所在。它的 API 并不多，并且仅

听起来跟我们的需求完美契合！来快速过一下：

Bolt 使用键值存储，这意味着它没有像 SQL RDBMS （MySQL，PostgreSQL 等等）的表，没有行和列。相反，数据被存储为键值对（key-value pair，就像 Golang 的 map）。 键值对被存储在 bucket 中，这是为了将相似的键值对进行分组（类似 RDBMS 中的表格）。因此，为了获取一个值，你需要知道一个 bucket 和一个键（key）。

需要注意的一个事情是，Bolt 数据库没有数据类型：键和值都是字节数组（byte array）。鉴于需要在里面存储 Go 的结构（准确来说，也就是存储Block（块）），我们需要对它们进行序列化，也就说， 实现一个从 Go struct 转换到一个 byte array 的机制，同时还可以从一个 byte array 再转换回 Go struct。 虽然我们将会使用 encoding/gob 来完成这一目标，但实际上也可以选择使用 JSON, XML, Protocol Buffers 等等。之所以选择使用 encoding/gob, 是因为它很简单，而且是 Go 标准库的一部分。

虽然 BoldDB 的作者出于个人原因已经不在对其维护（见README）, 不过关系不大，它已经足够稳定了，况且也有活跃的 fork:coreos/bblot。

数据库结构

在开始实现持久化的逻辑之前，我们首先需要决定到底要如何在数据库中进行存储。 为此，我们可以参考 Bitcoin Core 的做法：

简单来说，Bitcoin Core 使用两个 “bucket” 来存储数据：

其中一个 bucket 是 blocks ，它存储了描述一条链中所有块的元数据

另一个 bucket 是 chainstate ，存储了一条链的状态，也就是当前所有的未花费的交易输出，和一些元数据

此外，出于性能的考虑，Bitcoin Core 将每个区块（block）存储为磁盘上的不同文件。 如此一来，就不需要仅仅为了读取一个单一的块而将所有（或者部分）的块都加载到内存中。但是，为了简单起见，我们并不会实现这一点。

在 blocks 中， key -> value 为：

b + 32 字节的 block hashblock index recordf + 4 字节的 file numberfile information recordl + 4 字节的 file numberthe last block file number usedR + 1 字节的 boolean是否正在 reindexF + 1 字节的 flag name length + flag name string1 byte boolean: various flags that can be on or offt + 32 字节的 transaction hashtransaction index record

在 chainstate ， key -> value 为：

c + 32 字节的 transaction hashunspent transaction output record for that transactionB32 字节的 block hash: the block hash up to which the database represents the unspent transaction outputs

详情可见 这里:_Data_Storage) 。

因为目前还没有交易，所以我们只需要 blocks bucket。另外，正如上面提到的，我们会将整个数据库存储为单个文件，而不是将区块存储在不同的文件中。所以，我们也不会需要文件编号（file number）相关的东西。最终，我们会用到的键值对有：

32 字节的 block-hash -> block 结构

l -> 链中最后一个块的 hash

这就是实现持久化机制所有需要了解的内容了。（ 未完待续 ）

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