精通IPFS：IPFS启动之start函数

在系统启动总共要执行两个启动函数，一个是 preStart 函数，另一个就今天我样研究的 start 函数。这个函数位于 core/components/start.js 文件中，它的主要作用是真正启动系统，它的主体是一个 series，老规矩我们直接来分析它的几个函数。
1.执行第一个函数，检查仓库是否被关闭，如果是则打开仓库，否则，调用下一个函数。具体代码如下：
(cb) => {
    self._repo.closed ? self._repo.open(cb) : cb()
}
2.执行第二个函数，根据仓库的配置文件，生成 libp2p 对象，并调用它的启动方法，然后设置 IPFS 对象的 libp2p 为生成的 libp2p 对象。具体代码如下：
(cb) => {
    self._repo.config.get((err, config) => {
      if (err) return cb(err)
  const libp2p = createLibp2pBundle(self, config)
  libp2p.start(err => {
    if (err) return cb(err)
    self.libp2p = libp2p
    cb()
  })
})
}
createLibp2pBundle 函数位于当前目录下的 libp2p.js 文件中，这个函数的执行流程如下：
生成配置对象和选项对象，前者通过参数传递进来，后者通过 IPFS 对象获取到。
const options = self._options || {}
config = config || {}
确定如何创建 libp2p 对象。如果在选项对象中指定了创建方法，则使用指定的创建方法，否则使用默认的创建方法。默认情况，用户不会指定创建方法，所以这里使用默认的创建方法。
const createBundle = typeof options.libp2p === ‘function’
    ? options.libp2p
    : defaultBundle
从 IPFS 对象获取创建 libp2p 对象所需要的信息。
const { datastore } = self._repo
const peerInfo = self._peerInfo
const peerBook = self._peerInfoBook
调用创建方法创建 libp2p 对象。默认的创建方法执行如下：
首先，设置默认选项。
const libp2pDefaults = {
    datastore,
    peerInfo,
    peerBook,
    config: {
      peerDiscovery: {
        mdns: {
          enabled: get(options, ‘config.Discovery.MDNS.Enabled’,
            get(config, ‘Discovery.MDNS.Enabled’, true))
        },
        webRTCStar: {
          enabled: get(options, ‘config.Discovery.webRTCStar.Enabled’,
            get(config, ‘Discovery.webRTCStar.Enabled’, true))
        },
        bootstrap: {
          list: get(options, ‘config.Bootstrap’,
            get(config, ‘Bootstrap’, []))
        }
      },
      relay: {
        enabled: get(options, ‘relay.enabled’,
          get(config, ‘relay.enabled’, true)),
        hop: {
          enabled: get(options, ‘relay.hop.enabled’,
            get(config, ‘relay.hop.enabled’, false)),
          active: get(options, ‘relay.hop.active’,
            get(config, ‘relay.hop.active’, false))
        }
      },
      dht: {
        kBucketSize: get(options, ‘dht.kBucketSize’, 20),
        enabled: false,
        randomWalk: {
          enabled: false // disabled waiting for https://github.com/libp2p/js-libp2p-kad-dht/issues/86
        },
        validators: {
          ipns: ipnsUtils.validator
        },
        selectors: {
          ipns: ipnsUtils.selector
        }
      },
      EXPERIMENTAL: {
        pubsub: get(options, ‘EXPERIMENTAL.pubsub’, false)
      }
    },
    connectionManager: get(options, ‘connectionManager’,
      {
        maxPeers: get(config, ‘Swarm.ConnMgr.HighWater’),
        minPeers: get(config, ‘Swarm.ConnMgr.LowWater’)
    })
}
其中，datastore、peerInfo、peerBook、options 等来自于 IPFS 对象的相关私有属性，config 来自于最终生成的仓库的配置文件和用户指定的相关配置。
然后，调用 mergeOptions 方法，合并默认选项与用户指定的选项。
const libp2pOptions = mergeOptions(libp2pDefaults, get(options, ‘libp2p’, {}))
最后，加载 core/runtime/libp2p-nodejs.js 文件中定义的 Node 对象（继承于 libp2p 库定义的对象），并调用其构造函数，生成 libp2p 对象。
const Node = require(’…/runtime/libp2p-nodejs’)
return new Node(libp2pOptions)
libp2p-nodejs.js 文件中主要定义了创建 libp2p 对象的默认选项，并把前面生成的选项与默认选项进行合并，然后调用父类的构造来创建 对象。具体的默认选项为：
{
  switch: {
    blacklistTTL: 2 * 60 * 1e3, // 2 minute base
    blackListAttempts: 5, // back off 5 times
    maxParallelDials: 150,
    maxColdCalls: 50,
    dialTimeout: 10e3 // Be strict with dial time
  },
  modules: {
    transport: [
      TCP,
      WS,
      wsstar
    ],
    streamMuxer: [
      Multiplex
    ],
    connEncryption: [
      SECIO
    ],
    peerDiscovery: [
      MulticastDNS,
      Bootstrap,
      wsstar.discovery
    ],
    dht: KadDHT
  },
  config: {
    peerDiscovery: {
      autoDial: true,
      mdns: {
        enabled: true
      },
      bootstrap: {
        enabled: true
      },
      websocketStar: {
        enabled: true
      }
    },
    dht: {
      kBucketSize: 20,
      enabled: false,
      randomWalk: {
        enabled: false
      }
    },
    EXPERIMENTAL: {
      pubsub: false
    }
  }
}
通过以上代码，我们可以发现创建 libp2p 的过程是比较复杂的，libp2p 对象的实际类型为 libp2p 库中定义的对象。
因为 libp2p 是一个非常非常重要的组件/库，即可以使用在 IPFS/Filecoin 中，也可以有独立使用，或者在其他项目中使用，鉴于它是如此的重要，所以我们以后会专门来讲解它，这里只是简单涉及。
libp2p 对象继承于 EventEmitter 类，所以可以触发事件，同时本身内部也有一个类型 fsm-event 的状态变量，所以也可以认为是一个状态机对象。
调用 libp2p 对象的 start 方法，启动 libp2p 对象。当 libp2p 对象启动成功后，把它保存在 IPFS 对象的同名属性中。具体代码如下：
libp2p.start(err => {
    if (err) return cb(err)
    self.libp2p = libp2p
    cb()
}
libp2p 对象的 start 方法，把内部状态设为 start，从而导致 libp2p 调用其 _onStarting 方法，开始启动处理，具体处理如下：
检查是否有配置具体的传输方法，比如：TCP。如果没有指定一个传输方法，则抛出异常。默认情况下，会配置 TCP、WS、wsstar 等3个传输方法。
检查节点的所有 multiaddr 地址，如果没有指定节点 ID，则地址附加上 /p2p/节点ID。libp2p 对象的 peerInfo 来源于 IPFS 对象的 _peerInfo，后者在 preStart 函数中生成并进行初始化，包含的 multiaddr则来自于配置文件的 Addresses.Swarm 数组、libp2p-nodejs.js 生成的 /p2p-websocket-star、前面构造函数生成的 /p2p-circuit/ipfs/节点ID。最后一个地址只有在配置了 modules.streamMuxer 和 relay.enabled 的情况下，即启用了流复用和电路中继时候，在构造函数中调用 switch.connection 对象的 enableCircuitRelay 方法时生成电路中继对象时才会生成并加入节点信息对象的地址中。经过这步处理，最终节点信息对象的 multiaddrs 变成 "/ip4/0.0.0.0/tcp/4002/ipfs/节点ID、/ip4/127.0.0.1/tcp/4003/ws/ipfs/节点ID、/p2p-websocket-star/ipfs/节点ID、/p2p-circuit/ipfs/节点ID 的形式。
遍历对等节点指定的所有传输方法，如果某个传输方法可以处理节点指定的地址，则保存到 switch.transport 对象中（类型为 TransportManager）。这一步的作用是用节点的地址来过滤传输方法，只有能处理某个地址的传输方法才会保存到 switch.transport 对象中。但是，每个传输方法都会保存到 libp2p 对象自身的 _transport 数组。
串行启动所有的服务。比如：switch 服务、DHT 服务、节点发现服务等，如果有配置这些服务的话。switch 对象管理所有网络通信相关的服务，内部也是一个状态机，通常改变状态执行不同的方法，当启动它的服务时，最终会执行 _onStarting 方法，这个方法中会让所有可以使用（即有地址可以监听）的传输对象开始进行监听，比如 TCP 传输方法监听在 4002 端口。节点发现服务找到节点后，会触发事件 peer:discovery，并且会把发现的节点保存到 peerBook 中，如果当前连接的数量小于规定的数量还会进行连接。
所有服务启动完成之后，遍历 peerBook 中保存的所有地址，触发事件 peer:discovery，并且如果当前连接的数量小于规定的数量还会进行连接。
3.执行第三个函数，这个函数的内容也比较多，我们慢慢看。
首先，生成 IPNS 对象，并设置 IPFS 对象的 _ipns 为生成 IPNS 对象。
const ipnsRouting = routingConfig(self)
self._ipns = new IPNS(ipnsRouting, self._repo.datastore, self._peerInfo, self._keychain, self._options)
然后，生成 Bitswap 对象，并设置 IPFS 对象的 _bitswap 为生成的 Bitswap 对象，同时调用后者的启动方法；
self._bitswap = new Bitswap(
  self.libp2p,
  self._repo.blocks,
  { statsEnabled: true }
)
self._bitswap.start()
Bitswap 对象是 IPFS/libp2p 体系中另一个非常的对象，它决定了是从本地仓库中加载区块，还是从网络中其他节点请求区块，还决定了是否相应别的节点请求区块的请求。它的 start 方法依次启动了 WantManager 对象（一个定时向别的节点发送请求消息的对象）、Network 对象（一个指定 libp2p/switch 对象如何处理 bitswap 协义，同时监听 libp2p 对象节点连接/断开连接事件的对象）、DecisionEngine 对象（一个确定是否响应别节点请求的对象）。
接下来，调用 blockService 对象的 setExchange 方法，设置前者交换区块的对象为新生成的 Bitswap 对象。
self._blockService.setExchange(self._bitswap)
本方法执行之前，当调用区块服务对象请求区块时，都是从本地仓库中加载区块；当本方法执行之后，区块服务对象在请求区块时都要通过 bitswap 对象来确定区块是从哪里获取。
再接下来，调用几个对象的 start 方法，进行启动。
self._preload.start()
self._ipns.republisher.start()
self._mfsPreload.start(cb)
预加载对象的 start 方法只是简单地把内部变量 stopped 设置为假；IPNS 的启动，以后分析 IPNS 会进行分析，这里略过。_mfsPreload 的启动方法也比较简单，只是调用 IPFS 对象的 files 对象的 stat 方法，加载根目录。根目录对象在初始化函数中，保存 init-files/init-docs/ 的过程中被初始化。
当 series 方法的几个函数执行完成后，系统基本启动完成，最后一个要执行的动作，就是调用 start 函数中定义的 done 函数，把状态设置为运行中。
当 done 函数执行到完成后，IPFS 系统就算启动完成了。

作者：乔疯，加密货币爱好者，ipfs 爱好者，黑萤科技CTO。