本發(fā)明屬于單片機區(qū)塊鏈部署控制，涉及一種自定義指令集控制單片機實現(xiàn)區(qū)塊鏈實驗的裝置和方法。

背景技術：

1、區(qū)塊鏈技術作為一種新興的信息技術，其核心優(yōu)勢在于去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改以及高效的共識機制。這一技術體系不僅融合了分布式系統(tǒng)、高級加密算法、p2p網(wǎng)絡通訊以及精密的共識算法等多個高科技領域的知識，還要求在設計與實施過程中充分考慮系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可擴展性。因此，構建一個既穩(wěn)定可靠又高效運行的區(qū)塊鏈環(huán)境，對于技術人員的專業(yè)素養(yǎng)和技術能力提出了極高的要求，這對于那些缺乏相關技術背景的人員來說，無疑是一項艱巨的挑戰(zhàn)。

2、中國專利cn111324599a公開了一種區(qū)塊鏈實驗系統(tǒng)及管理方法，cn114708773a公開了一種區(qū)塊鏈教學系統(tǒng)，上述專利均采用常規(guī)服務器和實驗pc機進行實驗。高校實驗室現(xiàn)有的實驗pc機通常已經(jīng)安裝了多種實驗環(huán)境，用于支持不同課程的教學需求。若在這些pc上再增設區(qū)塊鏈環(huán)境，不僅可能會因為資源爭奪而導致系統(tǒng)性能下降，還極易對現(xiàn)有實驗環(huán)境造成破壞，影響其他課程的實驗教學，還會給實驗室的管理和維護帶來額外的負擔。

3、現(xiàn)有試驗環(huán)境不太適合區(qū)塊鏈試驗，缺乏高效更新管理機制，無法快速升級更新區(qū)塊鏈。教師在教學過程中需要在各個區(qū)塊鏈技術中切換，現(xiàn)有實驗室管理系統(tǒng)很難同時支持多種不同技術的區(qū)塊鏈體系。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種自定義指令集控制單片機實現(xiàn)區(qū)塊鏈實驗的裝置和方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一方面，本發(fā)明提供一種自定義指令集控制單片機實現(xiàn)區(qū)塊鏈實驗的裝置，包括：

4、分布式管理終端：搭載有區(qū)塊鏈實驗管理平臺服務端，利用自定義指令集實現(xiàn)：進行socket監(jiān)聽，接收來自單片機的指令；對單片機進行注冊；將經(jīng)過arm編譯好的區(qū)塊鏈安裝文件從待安裝目錄中提取并壓縮生成安裝包；將安裝包通過多個線程組同時推送到多個單片機；對注冊的單片機進行群發(fā)指令；更新各個單片機的區(qū)塊鏈環(huán)境；發(fā)送指令控制單片機上的區(qū)塊鏈操作；監(jiān)控各個單片機及區(qū)塊鏈的狀態(tài)；瀏覽區(qū)塊鏈信息；

5、單片機：搭載有區(qū)塊鏈實驗管理平臺客戶端，作為區(qū)塊鏈的節(jié)點，用于與分布式管理終端建立socket連接；向服務端申請注冊；接收服務端推送的安裝包；訂閱服務端的安裝包更新消息；拉取更新包并安裝；上報更新情況；接收并執(zhí)行服務端的群發(fā)指令；上報區(qū)塊鏈節(jié)點運行狀態(tài)。

6、進一步，分布式管理終端由上位機、內網(wǎng)鏡像服務器和多個推送服務器組成；

7、區(qū)塊鏈實驗管理平臺服務端包括注冊中心模塊、掃描服務模塊、文件推送模塊、安裝包管理模塊、權限管理模塊、監(jiān)控服務模塊、監(jiān)聽管理服務模塊、消息推送模塊、消息隊列模塊和區(qū)塊瀏覽模塊；

8、注冊中心模塊用于對新啟動的單片機客戶端進行注冊；

9、掃描服務模塊用于對待安裝目錄進行掃描，發(fā)現(xiàn)其中的區(qū)塊鏈安裝文件，并將其壓縮生成區(qū)塊鏈安裝包；

10、文件推送模塊通過運行在一個或多個推送服務器中的多個線程組，將區(qū)塊鏈安裝包并行推送到所有已注冊的單片機中；

11、安裝包管理模塊運行在內網(wǎng)鏡像服務器中，用于對安裝包進行管理；

12、權限管理模塊用于對系統(tǒng)用戶權限進行管理；

13、監(jiān)控服務模塊用于監(jiān)控已注冊單片機的狀態(tài)；

14、監(jiān)聽管理服務模塊用于啟動socket監(jiān)聽，接收來自已注冊單片機的指令；

15、消息推送模塊用于將消息隊列中的消息推送給已注冊的單片機；

16、消息隊列模塊用于存儲區(qū)塊鏈更新包，等待單片機主動拉?。?/p>

17、區(qū)塊瀏覽模塊用于瀏覽區(qū)塊鏈信息。

18、進一步，內網(wǎng)鏡像服務器基于分布式對象存儲minio構建，minio采用糾刪碼機制保證高可靠性，采用位衰減保護保證數(shù)據(jù)完整性；文件對象上傳到minio，以bucket名稱作為目錄，文件名稱為下一級目錄。

19、進一步，自定義指令集至少包括注冊指令lab_reg，切換指令lab_set，重置指令lab_reset，接收校驗碼指令lab_chkm，訂閱更新指令lab_sub，hyperledger?fabric通道創(chuàng)建指令hf_peer_ch_create，hyperledger?fabric創(chuàng)建并加入通道指令hf_peer_ch_create_join，hyperledger?fabric節(jié)點信息上報指令hf_peer_getinfo，peer節(jié)點加入通道查看指令hf_peer_ch_list_all，peer節(jié)點鏈代碼獲取指令hf_peer_cc_list，ethereum初始化創(chuàng)世塊指令eth__init，ethereum新賬戶創(chuàng)建指令eth_account_new。

20、進一步，自定義指令集中的指令作為服務端和客戶端的通信協(xié)議，在發(fā)送前首先對指令集進行解析，將指令集解析成與接收端同等數(shù)量的指令，然后再將指令發(fā)送給所有接收端；接收端收到指令后首先對指令進行解析和轉換，然后再執(zhí)行指令。

21、另一方面，本發(fā)明提供一種自定義指令集控制單片機實現(xiàn)區(qū)塊鏈實驗的方法，包括以下步驟：

22、上位機將arm架構的區(qū)塊鏈實驗源碼進行編譯和調整，得到適用于單片機的區(qū)塊鏈安裝文件，存放到待安裝目錄中；

23、上位機掃描待安裝目錄，將區(qū)塊鏈安裝文件進行壓縮，針對不同區(qū)塊鏈類型生成不同的安裝包及對應的安裝文件校驗碼；

24、上位機將安裝包推送到內網(wǎng)鏡像服務器中進行存儲；

25、上位機將安裝包推送給各個在線的單片機；

26、上位機將各安裝包對應的安裝文件校驗碼推送給對應單片機；

27、單片機利用安裝包文件校驗碼校驗接收到的安裝包完整性；

28、教師和學生利用單片機進行區(qū)塊鏈教學實驗。

29、進一步，上位機在推送安裝包時啟動多個線程組進行推送，每個線程組獨占一臺推送服務器，每個線程組默認啟動50個推送線程，每個單片機默認由5個推送線程進行推送，上位機自動判斷推送服務器資源狀況，根據(jù)推送服務器資源自動調整線程數(shù)。

30、進一步，單片機啟動后，與上位機建立socket連接，向上位機進行注冊；socket禁用nagle算法，并使用零拷貝技術。

31、進一步，上位機根據(jù)線程數(shù)將安裝文件平均分為多段，每個線程傳送安裝文件的其中一段；單片機接收成功后，將所有分段合并成一個文件，然后生成文件校驗碼，與接收到的安裝文件校驗碼進行對比，校驗接收文件的完整性。

32、進一步，當區(qū)塊鏈需要更新時，上位機將更新包推送到內網(wǎng)鏡像服務器中，并通過消息隊列將區(qū)塊鏈可更新的消息發(fā)送給各單片機，各單片機接收到消息后，驗證本機是否正在拉取或已經(jīng)接收了更新包，如果不是，則從內網(wǎng)鏡像服務器中拉取最新版本的更新包進行安裝。

33、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明利用純內網(wǎng)搭建區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，保證了實驗環(huán)境的安全可靠；為了方便管理試驗環(huán)境，通過區(qū)塊鏈試驗管理平臺實現(xiàn)實驗環(huán)境快速部署，快速重置，實驗環(huán)境搭建簡單；區(qū)塊鏈實驗管理平臺實現(xiàn)多線程推送文件，同時推送安裝包到不同的單片機，并支持斷點續(xù)傳，保證文件接收完成；通過消息隊列通知各單片機，保證消息傳遞不丟失；使用單片機而不是服務器作為區(qū)塊鏈節(jié)點，成本低；單片機基于arm架構，能耗低，部署方便，快速成鏈。

34、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。