以太坊源码分析：fetcher模块和区块传播

从区块传播策略入手，介绍新区块是如何传播到远端节点，以及新区块加入到远端节点本地链的过程，同时会介绍fetcher模块，fetcher的功能是处理Peer通知的区块信息。在介绍过程中，还会涉及到p2p，eth等模块，不会专门介绍，而是专注区块的传播和加入区块链的过程。
当前代码是以太坊Release 1.8，如果版本不同，代码上可能存在差异。
总体过程和传播策略
本节从宏观角度介绍，节点产生区块后，为了传播给远端节点做了啥，远端节点收到区块后又做了什么，每个节点都连接了很多Peer，它传播的策略是什么样的？
总体流程和策略可以总结为，传播给远端Peer节点，Peer验证区块无误后，加入到本地区块链，继续传播新区块信息。具体过程如下。
先看总体过程。产生区块后，miner模块会发布一个事件NewMinedBlockEvent，订阅事件的协程收到事件后，就会把新区块的消息，广播给它所有的peer，peer收到消息后，会交给自己的fetcher模块处理，fetcher进行基本的验证后，区块没问题，发现这个区块就是本地链需要的下一个区块，则交给blockChain进一步进行完整的验证，这个过程会执行区块所有的交易，无误后把区块加入到本地链，写入数据库，这个过程就是下面的流程图，图1。

总体流程图，能看到有个分叉，是因为节点传播新区块是有策略的。它的传播策略为：
假如节点连接了N个Peer，它只向Peer列表的sqrt(N)个Peer广播完整的区块消息。向所有的Peer广播只包含区块Hash的消息。
策略图的效果如图2，红色节点将区块传播给黄色节点：

收到区块Hash的节点，需要从发送给它消息的Peer那里获取对应的完整区块，获取区块后就会按照图1的流程，加入到fetcher队列，最终插入本地区块链后，将区块的Hash值广播给和它相连，但还不知道这个区块的Peer。非产生区块节点的策略图，如图3，黄色节点将区块Hash传播给青色节点：

至此，可以看出以太坊采用以石击水的方式，像水纹一样，层层扩散新产生的区块。
Fetcher模块是干啥的
fetcher模块的功能，就是收集其他Peer通知它的区块信息：1）完整的区块2）区块Hash消息。根据通知的消息，获取完整的区块，然后传递给eth模块把区块插入区块链。
如果是完整区块，就可以传递给eth插入区块，如果只有区块Hash，则需要从其他的Peer获取此完整的区块，然后再传递给eth插入区块

源码解读
本节介绍区块传播和处理的细节东西，方式仍然是先用图解释流程，再是代码流程。
产块节点的传播新区块
节点产生区块后，广播的流程可以表示为图4：
发布事件事件处理函数选择要广播完整的Peer，然后将区块加入到它们的队列事件处理函数把区块Hash添加到所有Peer的另外一个通知队列每个Peer的广播处理函数，会遍历它的待广播区块队列和通知队列，把数据封装成消息，调用P2P接口发送出去

再看下代码上的细节。
worker.wait()函数发布事件NewMinedBlockEvent。ProtocolManager.minedBroadcastLoop()是事件处理函数。它调用了2次pm.BroadcastBlock()。

// Mined broadcast loop
func (pm *ProtocolManager) minedBroadcastLoop() {
      // automatically stops if unsubscribe
      for obj := range pm.minedBlockSub.Chan() {
            switch ev := obj.Data.(type) {
            case core.NewMinedBlockEvent:
                     pm.BroadcastBlock(ev.Block, true)  // First propagate block to peers
                     pm.BroadcastBlock(ev.Block, false) // Only then announce to the rest
            }
      }
}
pm.BroadcastBlock()的入参propagate为真时，向部分Peer广播完整的区块，调用peer.AsyncSendNewBlock()，否则向所有Peer广播区块头，调用peer.AsyncSendNewBlockHash()，这2个函数就是把数据放入队列，此处不再放代码。
// BroadcastBlock will either propagate a block to a subset of it's peers, or
// will only announce it's availability (depending what's requested).
func (pm *ProtocolManager) BroadcastBlock(block *types.Block, propagate bool) {
      hash := block.Hash()
      peers := pm.peers.PeersWithoutBlock(hash)
      // If propagation is requested, send to a subset of the peer
      // 这种情况，要把区块广播给部分peer
      if propagate {
            // Calculate the TD of the block (it's not imported yet, so block.Td is not valid)
            // 计算新的总难度
            var td *big.Int
            if parent := pm.blockchain.GetBlock(block.ParentHash(), block.NumberU64()-1); parent != nil {
                     td = new(big.Int).Add(block.Difficulty(), pm.blockchain.GetTd(block.ParentHash(), block.NumberU64()-1))
            } else {
                     log.Error("Propagating dangling block", "number", block.Number(), "hash", hash)
                     return
            }
            // Send the block to a subset of our peers
            // 广播区块给部分peer
            transfer := peers[:int(math.Sqrt(float64(len(peers))))]
            for _, peer := range transfer {
                     peer.AsyncSendNewBlock(block, td)
            }
            log.Trace("Propagated block", "hash", hash, "recipients", len(transfer), "duration", common.PrettyDuration(time.Since(block.ReceivedAt)))
            return
      }
      // Otherwise if the block is indeed in out own chain, announce it
      // 把区块hash值广播给所有peer
      if pm.blockchain.HasBlock(hash, block.NumberU64()) {
            for _, peer := range peers {
                     peer.AsyncSendNewBlockHash(block)
            }
            log.Trace("Announced block", "hash", hash, "recipients", len(peers), "duration", common.PrettyDuration(time.Since(block.ReceivedAt)))
      }
}
peer.broadcase()是每个Peer连接的广播函数，它只广播3种消息：交易、完整的区块、区块的Hash，这样表明了节点只会主动广播这3中类型的数据，剩余的数据同步，都是通过请求-响应的方式。
// broadcast is a write loop that multiplexes block propagations, announcements
// and transaction broadcasts into the remote peer. The goal is to have an async
// writer that does not lock up node internals.
func (p *peer) broadcast() {
      for {
            select {
            // 广播交易
            case txs :=
Peer节点处理新区块
本节介绍远端节点收到2种区块同步消息的处理，其中NewBlockMsg的处理流程比较清晰，也简洁。NewBlockHashesMsg消息的处理就绕了2绕，从总体流程图1上能看出来，它需要先从给他发送消息Peer那里获取到完整的区块，剩下的流程和NewBlockMsg又一致了。
这部分涉及的模块多，画出来有种眼花缭乱的感觉，但只要抓住上面的主线，代码看起来还是很清晰的。通过图5先看下整体流程。
消息处理的起点是ProtocolManager.handleMsg，NewBlockMsg的处理流程是蓝色标记的区域，红色区域是单独的协程，是fetcher处理队列中区块的流程，如果从队列中取出的区块是当前链需要的，校验后，调用blockchian.InsertChain()把区块插入到区块链，最后写入数据库，这是黄色部分。最后，绿色部分是NewBlockHashesMsg的处理流程，代码流程上是比较复杂的，为了能通过图描述整体流程，我把它简化掉了。

仔细看看这幅图，掌握整体的流程后，接下来看每个步骤的细节。
NewBlockMsg的处理
本节介绍节点收到完整区块的处理，流程如下：
首先进行RLP编解码，然后标记发送消息的Peer已经知道这个区块，这样本节点最后广播这个区块的Hash时，不会再发送给该Peer。
将区块存入到fetcher的队列，调用fetcher.Enqueue。
更新Peer的Head位置，然后判断本地链是否落后于Peer的链，如果是，则通过Peer更新本地链。
只看handle.Msg()的NewBlockMsg相关的部分。
case msg.Code == NewBlockMsg:
      // Retrieve and decode the propagated block
      // 收到新区块，解码，赋值接收数据
      var request newBlockData
      if err := msg.Decode(&request); err != nil {
            return errResp(ErrDecode, "%v: %v", msg, err)
      }
      request.Block.ReceivedAt = msg.ReceivedAt
      request.Block.ReceivedFrom = p
      // Mark the peer as owning the block and schedule it for import
      // 标记peer知道这个区块
      p.MarkBlock(request.Block.Hash())
      // 为啥要如队列？已经得到完整的区块了
      // 答：存入fetcher的优先级队列，fetcher会从队列中选取当前高度需要的块
      pm.fetcher.Enqueue(p.id, request.Block)
      // Assuming the block is importable by the peer, but possibly not yet done so,
      // calculate the head hash and TD that the peer truly must have.
      // 截止到parent区块的头和难度
      var (
            trueHead = request.Block.ParentHash()
            trueTD = new(big.Int).Sub(request.TD, request.Block.Difficulty())
      )
      // Update the peers total difficulty if better than the previous
      // 如果收到的块的难度大于peer之前的，以及自己本地的，就去和这个peer同步
      // 问题：就只用了一下块里的hash指，为啥不直接使用这个块呢，如果这个块不能用，干嘛不少发送些数据，减少网络负载呢。
      // 答案：实际上，这个块加入到了优先级队列中，当fetcher的loop检查到当前下一个区块的高度，正是队列中有的，则不再向peer请求
      // 该区块，而是直接使用该区块，检查无误后交给block chain执行insertChain
      if _, td := p.Head(); trueTD.Cmp(td) > 0 {
            p.SetHead(trueHead, trueTD)
            // Schedule a sync if above ours. Note, this will not fire a sync for a gap of
            // a singe block (as the true TD is below the propagated block), however this
            // scenario should easily be covered by the fetcher.
            currentBlock := pm.blockchain.CurrentBlock()
            if trueTD.Cmp(pm.blockchain.GetTd(currentBlock.Hash(), currentBlock.NumberU64())) > 0 {
                     go pm.synchronise(p)
            }
      }
//------------------------ 以上 handleMsg
// Enqueue tries to fill gaps the the fetcher's future import queue.
// 发给inject通道，当前协程在handleMsg，通过通道发送给fetcher的协程处理
func (f *Fetcher) Enqueue(peer string, block *types.Block) error {
      op := &inject{
            origin: peer,
            block:  block,
      }
      select {
      case f.inject  blockLimit {
            log.Debug("Discarded propagated block, exceeded allowance", "peer", peer, "number", block.Number(), "hash", hash, "limit", blockLimit)
            propBroadcastDOSMeter.Mark(1)
            f.forgetHash(hash)
            return
      }
      // Discard any past or too distant blocks
      // 高度检查：未来太远的块丢弃
      if dist := int64(block.NumberU64()) - int64(f.chainHeight()); dist  maxQueueDist {
            log.Debug("Discarded propagated block, too far away", "peer", peer, "number", block.Number(), "hash", hash, "distance", dist)
            propBroadcastDropMeter.Mark(1)
            f.forgetHash(hash)
            return
      }
      // Schedule the block for future importing
      // 块先加入优先级队列，加入链之前，还有很多要做
      if _, ok := f.queued[hash]; !ok {
            op := &inject{
                     origin: peer,
                     block:  block,
            }
            f.queues[peer] = count
            f.queued[hash] = op
            f.queue.Push(op, -float32(block.NumberU64()))
            if f.queueChangeHook != nil {
                     f.queueChangeHook(op.block.Hash(), true)
            }
            log.Debug("Queued propagated block", "peer", peer, "number", block.Number(), "hash", hash, "queued", f.queue.Size())
      }
}
fetcher队列处理
本节我们看看，区块加入队列后，fetcher如何处理区块，为何不直接校验区块，插入到本地链？
由于以太坊又Uncle的机制，节点可能收到老一点的一些区块。另外，节点可能由于网络原因，落后了几个区块，所以可能收到“未来”的一些区块，这些区块都不能直接插入到本地链。
区块入的队列是一个优先级队列，高度低的区块会被优先取出来。fetcher.loop是单独协程，不断运转，清理fecther中的事务和事件。首先会清理正在fetching的区块，但已经超时。然后处理优先级队列中的区块，判断高度是否是下一个区块，如果是则调用f.insert()函数，校验后调用BlockChain.InsertChain()，成功插入后，广播新区块的Hash。
// Loop is the main fetcher loop, checking and processing various notification
// events.
func (f *Fetcher) loop() {
      // Iterate the block fetching until a quit is requested
      fetchTimer := time.NewTimer(0)
      completeTimer := time.NewTimer(0)
      for {
            // Clean up any expired block fetches
            // 清理过期的区块
            for hash, announce := range f.fetching {
                     if time.Since(announce.time) > fetchTimeout {
                              f.forgetHash(hash)
                     }
            }
            // Import any queued blocks that could potentially fit
            // 导入队列中合适的块
            height := f.chainHeight()
            for !f.queue.Empty() {
                     op := f.queue.PopItem().(*inject)
                     hash := op.block.Hash()
                     if f.queueChangeHook != nil {
                              f.queueChangeHook(hash, false)
                     }
                     // If too high up the chain or phase, continue later
                     // 块不是链需要的下一个块，再入优先级队列，停止循环
                     number := op.block.NumberU64()
                     if number > height+1 {
                              f.queue.Push(op, -float32(number))
                              if f.queueChangeHook != nil {
                                    f.queueChangeHook(hash, true)
                              }
                              break
                     }
                     // Otherwise if fresh and still unknown, try and import
                     // 高度正好是我们想要的，并且链上也没有这个块
                     if number+maxUncleDist
func (f *Fetcher) insert(peer string, block *types.Block) {
      hash := block.Hash()
      // Run the import on a new thread
      log.Debug("Importing propagated block", "peer", peer, "number", block.Number(), "hash", hash)
      go func() {
            defer func() { f.done
NewBlockHashesMsg的处理
本节介绍NewBlockHashesMsg的处理，其实，消息处理是简单的，而复杂一点的是从Peer哪获取完整的区块，下节再看。
流程如下:
对消息进行RLP解码，然后标记Peer已经知道此区块。寻找出本地区块链不存在的区块Hash值，把这些未知的Hash通知给fetcher。fetcher.Notify记录好通知信息，塞入notify通道，以便交给fetcher的协程。fetcher.loop()会对notify中的消息进行处理，确认区块并非DOS攻击，然后检查区块的高度，判断该区块是否已经在fetching或者comleting(代表已经下载区块头，在下载body)，如果都没有，则加入到announced中，触发0s定时器，进行处理。
关于announced下节再介绍。

// handleMsg()部分
case msg.Code == NewBlockHashesMsg:
      var announces newBlockHashesData
      if err := msg.Decode(&announces); err != nil {
            return errResp(ErrDecode, "%v: %v", msg, err)
      }
      // Mark the hashes as present at the remote node
      for _, block := range announces {
            p.MarkBlock(block.Hash)
      }
      // Schedule all the unknown hashes for retrieval
      // 把本地链没有的块hash找出来，交给fetcher去下载
      unknown := make(newBlockHashesData, 0, len(announces))
      for _, block := range announces {
            if !pm.blockchain.HasBlock(block.Hash, block.Number) {
                     unknown = append(unknown, block)
            }
      }
      for _, block := range unknown {
            pm.fetcher.Notify(p.id, block.Hash, block.Number, time.Now(), p.RequestOneHeader, p.RequestBodies)
      }
// Notify announces the fetcher of the potential availability of a new block in
// the network.
// 通知fetcher（自己）有新块产生，没有块实体，有hash、高度等信息
func (f *Fetcher) Notify(peer string, hash common.Hash, number uint64, time time.Time,
      headerFetcher headerRequesterFn, bodyFetcher bodyRequesterFn) error {
      block := &announce{
            hash:       hash,
            number:    number,
            time:       time,
            origin:    peer,
            fetchHeader: headerFetcher,
            fetchBodies: bodyFetcher,
      }
      select {
      case f.notify  hashLimit {
            log.Debug("Peer exceeded outstanding announces", "peer", notification.origin, "limit", hashLimit)
            propAnnounceDOSMeter.Mark(1)
            break
      }
      // If we have a valid block number, check that it's potentially useful
      // 高度检查
      if notification.number > 0 {
            if dist := int64(notification.number) - int64(f.chainHeight()); dist  maxQueueDist {
                     log.Debug("Peer discarded announcement", "peer", notification.origin, "number", notification.number, "hash", notification.hash, "distance", dist)
                     propAnnounceDropMeter.Mark(1)
                     break
            }
      }
      // All is well, schedule the announce if block's not yet downloading
      // 检查是否已经在下载，已下载则忽略
      if _, ok := f.fetching[notification.hash]; ok {
            break
      }
      if _, ok := f.completing[notification.hash]; ok {
            break
      }
      // 更新peer已经通知给我们的区块数量
      f.announces[notification.origin] = count
      // 把通知信息加入到announced，供调度
      f.announced[notification.hash] = append(f.announced[notification.hash], notification)
      if f.announceChangeHook != nil && len(f.announced[notification.hash]) == 1 {
            f.announceChangeHook(notification.hash, true)
      }
      if len(f.announced) == 1 {
            // 有通知放入到announced，则重设0s定时器，loop的另外一个分支会处理这些通知
            f.rescheduleFetch(fetchTimer)
      }
fetcher获取完整区块
本节介绍fetcher获取完整区块的过程，这也是fetcher最重要的功能，会涉及到fetcher至少80%的代码。单独拉放一大节吧。
Fetcher的大头
Fetcher最主要的功能就是获取完整的区块，然后在合适的实际交给InsertChain去验证和插入到本地区块链。我们还是从宏观入手，看Fetcher是如何工作的，一定要先掌握好宏观，因为代码层面上没有这么清晰。
宏观
首先，看两个节点是如何交互，获取完整区块，使用时序图的方式看一下，见图6，流程很清晰不再文字介绍。

再看下获取区块过程中，fetcher内部的状态转移，它使用状态来记录，要获取的区块在什么阶段，见图7。我稍微解释一下：
收到NewBlockHashesMsg后，相关信息会记录到announced，进入announced状态，代表了本节点接收了消息。announced由fetcher协程处理，经过校验后，会向给他发送消息的Peer发送请求，请求该区块的区块头，然后进入fetching状态。获取区块头后，如果区块头表示没有交易和uncle，则转移到completing状态，并且使用区块头合成完整的区块，加入到queued优先级队列。获取区块头后，如果区块头表示该区块有交易和uncle，则转移到fetched状态，然后发送请求，请求交易和uncle，然后转移到completing状态。收到交易和uncle后，使用头、交易、uncle这3个信息，生成完整的区块，加入到队列queued。

微观
接下来就是从代码角度看如何获取完整区块的流程了，有点多，看不懂的时候，再回顾下上面宏观的介绍图。
首先看Fetcher的定义，它存放了通信数据和状态管理，捡加注释的看，上文提到的状态，里面都有。
// Fetcher is responsible for accumulating block announcements from various peers
// and scheduling them for retrieval.
// 积累块通知，然后调度获取这些块
type Fetcher struct {
      // Various event channels
// 收到区块hash值的通道
      notify chan *announce
// 收到完整区块的通道
      inject chan *inject
      blockFilter chan chan []*types.Block
      // 过滤header的通道的通道
      headerFilter chan chan *headerFilterTask
      // 过滤body的通道的通道
      bodyFilter chan chan *bodyFilterTask
      done chan common.Hash
      quit chan struct{}
      // Announce states
      // Peer已经给了本节点多少区块头通知
      announces map[string]int // Per peer announce counts to prevent memory exhaustion
      // 已经announced的区块列表
      announced map[common.Hash][]*announce // Announced blocks, scheduled for fetching
      // 正在fetching区块头的请求
      fetching map[common.Hash]*announce // Announced blocks, currently fetching
      // 已经fetch到区块头，还差body的请求，用来获取body
      fetched map[common.Hash][]*announce // Blocks with headers fetched, scheduled for body retrieval
      // 已经得到区块头的
      completing map[common.Hash]*announce // Blocks with headers, currently body-completing
      // Block cache
      // queue，优先级队列，高度做优先级
      // queues，统计peer通告了多少块
      // queued，代表这个块如队列了，
      queue  *prque.Prque          // Queue containing the import operations (block number sorted)
      queues map[string]int       // Per peer block counts to prevent memory exhaustion
      queued map[common.Hash]*inject // Set of already queued blocks (to dedupe imports)
      // Callbacks
      getBlock    blockRetrievalFn // Retrieves a block from the local chain
      verifyHeader headerVerifierFn // Checks if a block's headers have a valid proof of work，验证区块头，包含了PoW验证
      broadcastBlock blockBroadcasterFn // Broadcasts a block to connected peers，广播给peer
      chainHeight chainHeightFn    // Retrieves the current chain's height
      insertChain chainInsertFn    // Injects a batch of blocks into the chain，插入区块到链的函数
      dropPeer    peerDropFn       // Drops a peer for misbehaving
      // Testing hooks
      announceChangeHook func(common.Hash, bool) // Method to call upon adding or deleting a hash from the announce list
      queueChangeHook func(common.Hash, bool) // Method to call upon adding or deleting a block from the import queue
      fetchingHook    func([]common.Hash)    // Method to call upon starting a block (eth/61) or header (eth/62) fetch
      completingHook    func([]common.Hash)    // Method to call upon starting a block body fetch (eth/62)
      importedHook    func(*types.Block)    // Method to call upon successful block import (both eth/61 and eth/62)
}
NewBlockHashesMsg消息的处理前面的小节已经讲过了，不记得可向前翻看。这里从announced的状态处理说起。loop()       中，fetchTimer超时后，代表了收到了消息通知，需要处理，会从announced中选择出需要处理的通知，然后创建请求，请求区块头，由于可能有很多节点都通知了它某个区块的Hash，所以随机的从这些发送消息的Peer中选择一个Peer，发送请求的时候，为每个Peer都创建了单独的协程。
case  arriveTimeout-gatherSlack {
                     // Pick a random peer to retrieve from, reset all others
                     // 可能有很多peer都发送了这个区块的hash值，随机选择一个peer
                     announce := announces[rand.Intn(len(announces))]
                     f.forgetHash(hash)
                     // If the block still didn't arrive, queue for fetching
                     // 本地还没有这个区块，创建获取区块的请求
                     if f.getBlock(hash) == nil {
                              request[announce.origin] = append(request[announce.origin], hash)
                              f.fetching[hash] = announce
                     }
            }
      }
      // Send out all block header requests
      // 把所有的request发送出去
      // 为每一个peer都创建一个协程，然后请求所有需要从该peer获取的请求
      for peer, hashes := range request {
            log.Trace("Fetching scheduled headers", "peer", peer, "list", hashes)
            // Create a closure of the fetch and schedule in on a new thread
            fetchHeader, hashes := f.fetching[hashes[0]].fetchHeader, hashes
            go func() {
                     if f.fetchingHook != nil {
                              f.fetchingHook(hashes)
                     }
                     for _, hash := range hashes {
                              headerFetchMeter.Mark(1)
                              fetchHeader(hash) // Suboptimal, but protocol doesn't allow batch header retrievals
                     }
            }()
      }
      // Schedule the next fetch if blocks are still pending
      f.rescheduleFetch(fetchTimer)
从Notify的调用中，可以看出，fetcherHeader()的实际函数是RequestOneHeader()，该函数使用的消息是GetBlockHeadersMsg，可以用来请求多个区块头，不过fetcher只请求一个。
pm.fetcher.Notify(p.id, block.Hash, block.Number, time.Now(), p.RequestOneHeader, p.RequestBodies)
// RequestOneHeader is a wrapper around the header query functions to fetch a
// single header. It is used solely by the fetcher.
func (p *peer) RequestOneHeader(hash common.Hash) error {
      p.Log().Debug("Fetching single header", "hash", hash)
      return p2p.Send(p.rw, GetBlockHeadersMsg, &getBlockHeadersData{Origin: hashOrNumber{Hash: hash}, Amount: uint64(1), Skip: uint64(0), Reverse: false})
}
GetBlockHeadersMsg的处理如下：因为它是获取多个区块头的，所以处理起来比较“麻烦”，还好，fetcher只获取一个区块头，其处理在20行~33行，获取下一个区块头的处理逻辑，这里就不看了，最后调用SendBlockHeaders()将区块头发送给请求的节点，消息是BlockHeadersMsg。
···
// handleMsg()
// Block header query, collect the requested headers and reply
case msg.Code == GetBlockHeadersMsg:
// Decode the complex header query
var query getBlockHeadersData
if err := msg.Decode(&query); err != nil {
return errResp(ErrDecode, “%v: %v”, msg, err)
}
hashMode := query.Origin.Hash != (common.Hash{})
// Gather headers until the fetch or network limits is reached
// 收集区块头，直到达到限制
var (
      bytes common.StorageSize
      headers []*types.Header
      unknown bool
)
// 自己已知区块 && 少于查询的数量 && 大小小于2MB && 小于能下载的最大数量
for !unknown && len(headers)
`BlockHeadersMsg`的处理很有意思，因为`GetBlockHeadersMsg`并不是fetcher独占的消息，downloader也可以调用，所以，响应消息的处理需要分辨出是fetcher请求的，还是downloader请求的。它的处理逻辑是：fetcher先过滤收到的区块头，如果fetcher不要的，那就是downloader的，在调用`fetcher.FilterHeaders`的时候，fetcher就将自己要的区块头拿走了。
// handleMsg()
case msg.Code == BlockHeadersMsg:
// A batch of headers arrived to one of our previous requests
var headers []*types.Header
if err := msg.Decode(&headers); err != nil {
return errResp(ErrDecode, “msg %v: %v”, msg, err)
}
// If no headers were received, but we’re expending a DAO fork check, maybe it’s that
// 检查是不是当前DAO的硬分叉
if len(headers) == 0 && p.forkDrop != nil {
// Possibly an empty reply to the fork header checks, sanity check TDs
verifyDAO := true
      // If we already have a DAO header, we can check the peer's TD against it. If
      // the peer's ahead of this, it too must have a reply to the DAO check
      if daoHeader := pm.blockchain.GetHeaderByNumber(pm.chainconfig.DAOForkBlock.Uint64()); daoHeader != nil {
            if _, td := p.Head(); td.Cmp(pm.blockchain.GetTd(daoHeader.Hash(), daoHeader.Number.Uint64())) >= 0 {
                     verifyDAO = false
            }
      }
      // If we're seemingly on the same chain, disable the drop timer
      if verifyDAO {
            p.Log().Debug("Seems to be on the same side of the DAO fork")
            p.forkDrop.Stop()
            p.forkDrop = nil
            return nil
      }
}
// Filter out any explicitly requested headers, deliver the rest to the downloader
// 过滤是不是fetcher请求的区块头，去掉fetcher请求的区块头再交给downloader
filter := len(headers) == 1
if filter {
      // If it's a potential DAO fork check, validate against the rules
      // 检查是否硬分叉
      if p.forkDrop != nil && pm.chainconfig.DAOForkBlock.Cmp(headers[0].Number) == 0 {
            // Disable the fork drop timer
            p.forkDrop.Stop()
            p.forkDrop = nil
            // Validate the header and either drop the peer or continue
            if err := misc.VerifyDAOHeaderExtraData(pm.chainconfig, headers[0]); err != nil {
                     p.Log().Debug("Verified to be on the other side of the DAO fork, dropping")
                     return err
            }
            p.Log().Debug("Verified to be on the same side of the DAO fork")
            return nil
      }
      // Irrelevant of the fork checks, send the header to the fetcher just in case
      // 使用fetcher过滤区块头
      headers = pm.fetcher.FilterHeaders(p.id, headers, time.Now())
}
// 剩下的区块头交给downloader
if len(headers) > 0 || !filter {
      err := pm.downloader.DeliverHeaders(p.id, headers)
      if err != nil {
            log.Debug("Failed to deliver headers", "err", err)
      }
}
`FilterHeaders()`是一个很有大智慧的函数，看起来耐人寻味，但实在妙。它要把所有的区块头，都传递给fetcher协程，还要获取fetcher协程处理后的结果。`fetcher.headerFilter`是存放通道的通道，而`filter`是存放包含区块头过滤任务的通道。它先把`filter`传递给了`headerFilter`，这样`fetcher`协程就在另外一段等待了，而后将`headerFilterTask`传入`filter`，`fetcher`就能读到数据了，处理后，再将数据写回`filter`而刚好被`FilterHeaders`函数处理了，该函数实际运行在`handleMsg()`的协程中。
每个Peer都会分配一个ProtocolManager然后处理该Peer的消息，但`fetcher`只有一个事件处理协程，如果不创建一个`filter`，fetcher哪知道是谁发给它的区块头呢？过滤之后，该如何发回去呢？
// FilterHeaders extracts all the headers that were explicitly requested by the fetcher,
// returning those that should be handled differently.
// 寻找出fetcher请求的区块头
func (f *Fetcher) FilterHeaders(peer string, headers []*types.Header, time time.Time) []*types.Header {
log.Trace(“Filtering headers”, “peer”, peer, “headers”, len(headers))
// Send the filter channel to the fetcher
// 任务通道
filter := make(chan *headerFilterTask)
select {
// 任务通道发送到这个通道
case f.headerFilter
}
接下来要看f.headerFilter的处理，这段代码有90行，它做了一下几件事：
1. 从`f.headerFilter`取出`filter`，然后取出过滤任务`task`。
2. 它把区块头分成3类：`unknown`这不是分是要返回给调用者的，即`handleMsg()`, `incomplete`存放还需要获取body的区块头，`complete`存放只包含区块头的区块。遍历所有的区块头，填到到对应的分类中，具体的判断可看18行的注释，记住宏观中将的状态转移图。
3. 把`unknonw`中的区块返回给`handleMsg()`。
4. 把` incomplete`的区块头获取状态移动到`fetched`状态，然后触发定时器，以便去处理complete的区块。
5. 把`compelete`的区块加入到`queued`。
// fetcher.loop()
case filter :=
// Split the batch of headers into unknown ones (to return to the caller),
// known incomplete ones (requiring body retrievals) and completed blocks.
// unknown的不是fetcher请求的，complete放没有交易和uncle的区块，有头就够了，incomplete放
// 还需要获取uncle和交易的区块
unknown, incomplete, complete := []*types.Header{}, []*announce{}, []*types.Block{}
// 遍历所有收到的header
for _, header := range task.headers {
      hash := header.Hash()
      // Filter fetcher-requested headers from other synchronisation algorithms
      // 是正在获取的hash，并且对应请求的peer，并且未fetched，未completing，未queued
      if announce := f.fetching[hash]; announce != nil && announce.origin == task.peer && f.fetched[hash] == nil && f.completing[hash] == nil && f.queued[hash] == nil {
            // If the delivered header does not match the promised number, drop the announcer
            // 高度校验，竟然不匹配，扰乱秩序，peer肯定是坏蛋。
            if header.Number.Uint64() != announce.number {
                     log.Trace("Invalid block number fetched", "peer", announce.origin, "hash", header.Hash(), "announced", announce.number, "provided", header.Number)
                     f.dropPeer(announce.origin)
                     f.forgetHash(hash)
                     continue
            }
            // Only keep if not imported by other means
            // 本地链没有当前区块
            if f.getBlock(hash) == nil {
                     announce.header = header
                     announce.time = task.time
                     // If the block is empty (header only), short circuit into the final import queue
                     // 如果区块没有交易和uncle，加入到complete
                     if header.TxHash == types.DeriveSha(types.Transactions{}) && header.UncleHash == types.CalcUncleHash([]*types.Header{}) {
                              log.Trace("Block empty, skipping body retrieval", "peer", announce.origin, "number", header.Number, "hash", header.Hash())
                              block := types.NewBlockWithHeader(header)
                              block.ReceivedAt = task.time
                              complete = append(complete, block)
                              f.completing[hash] = announce
                              continue
                     }
                     // Otherwise add to the list of blocks needing completion
                     // 否则就是不完整的区块
                     incomplete = append(incomplete, announce)
            } else {
                     log.Trace("Block already imported, discarding header", "peer", announce.origin, "number", header.Number, "hash", header.Hash())
                     f.forgetHash(hash)
            }
      } else {
            // Fetcher doesn't know about it, add to the return list
            // 没请求过的header
            unknown = append(unknown, header)
      }
}
// 把未知的区块头，再传递会filter
headerFilterOutMeter.Mark(int64(len(unknown)))
select {
case filter
跟随状态图的转义，剩下的工作是`fetched`转移到`completing`       ，上面的流程已经触发了`completeTimer`定时器，超时后就会处理，流程与请求Header类似，不再赘述，此时发送的请求消息是`GetBlockBodiesMsg`，实际调的函数是`RequestBodies`。
// fetcher.loop()
case
// 遍历所有待获取body的announce
for hash, announces := range f.fetched {
      // Pick a random peer to retrieve from, reset all others
      // 随机选一个Peer发送请求，因为可能已经有很多Peer通知它这个区块了
      announce := announces[rand.Intn(len(announces))]
      f.forgetHash(hash)
      // If the block still didn't arrive, queue for completion
      // 如果本地没有这个区块，则放入到completing，创建请求
      if f.getBlock(hash) == nil {
            request[announce.origin] = append(request[announce.origin], hash)
            f.completing[hash] = announce
      }
}
// Send out all block body requests
// 发送所有的请求，获取body，依然是每个peer一个单独协程
for peer, hashes := range request {
      log.Trace("Fetching scheduled bodies", "peer", peer, "list", hashes)
      // Create a closure of the fetch and schedule in on a new thread
      if f.completingHook != nil {
            f.completingHook(hashes)
      }
      bodyFetchMeter.Mark(int64(len(hashes)))
      go f.completing[hashes[0]].fetchBodies(hashes)
}
// Schedule the next fetch if blocks are still pending
f.rescheduleComplete(completeTimer)
`handleMsg()`处理该消息也是干净利落，直接获取RLP格式的body，然后发送响应消息。
// handleMsg()
case msg.Code == GetBlockBodiesMsg:
// Decode the retrieval message
msgStream := rlp.NewStream(msg.Payload, uint64(msg.Size))
if _, err := msgStream.List(); err != nil {
return err
}
// Gather blocks until the fetch or network limits is reached
var (
hash common.Hash
bytes  int
bodies []rlp.RawValue
)
// 遍历所有请求
for bytes
响应消息`BlockBodiesMsg`的处理与处理获取header的处理原理相同，先交给fetcher过滤，然后剩下的才是downloader的。需要注意一点，响应消息里只包含交易列表和叔块列表。
// handleMsg()
case msg.Code == BlockBodiesMsg:
// A batch of block bodies arrived to one of our previous requests
var request blockBodiesData
if err := msg.Decode(&request); err != nil {
return errResp(ErrDecode, “msg %v: %v”, msg, err)
}
// Deliver them all to the downloader for queuing
// 传递给downloader去处理
transactions := make([][]*types.Transaction, len(request))
uncles := make([][]*types.Header, len(request))
for i, body := range request {
      transactions = body.Transactions
* A' ~0 |$ X% I       uncles = body.Uncles
- P9 I" `) u& @. J2 n}& x3 i2 N& N5 U+ }& P2 C
// Filter out any explicitly requested bodies, deliver the rest to the downloader# y; \7 ]9 e8 _; a9 k0 N- k
// 先让fetcher过滤去fetcher请求的body，剩下的给downloader
* C9 b$ |  C  _+ `6 {filter := len(transactions) > 0 || len(uncles) > 0" Q: p7 P& B. s
if filter {
* k- ~+ F2 K" O1 e2 C5 H. k( z# Q       transactions, uncles = pm.fetcher.FilterBodies(p.id, transactions, uncles, time.Now())1 ^. T# o5 H0 t) p& u: A
}  N) x8 C' {# t& N! Y' A
// 剩下的body交给downloader
+ s1 _4 q2 ]0 N6 g* g6 e4 Qif len(transactions) > 0 || len(uncles) > 0 || !filter {# L0 J# L+ C- p; G* P, R: l% R
      err := pm.downloader.DeliverBodies(p.id, transactions, uncles)8 A: L6 P, C% Z& J
      if err != nil {
" Z, G1 j$ b! m8 u  X3 Y: d- f7 Z             log.Debug("Failed to deliver bodies", "err", err)
( ?$ k5 N  o; {, }' r       }: Y* r+ |+ x: m
}: i3 o! |& y0 p
过滤函数的原理也与Header相同。
3 ]" x4 g/ i0 P) z  {// FilterBodies extracts all the block bodies that were explicitly requested by8 A' T1 k5 w# b* g9 q8 H& Q
// the fetcher, returning those that should be handled differently.3 _4 r4 T& ?! v; W* r7 S! {
// 过去出fetcher请求的body，返回它没有处理的，过程类型header的处理
2 _" t% L  _: n' P% H+ J/ j. ufunc (f *Fetcher) FilterBodies(peer string, transactions [][]*types.Transaction, uncles [][]*types.Header, time time.Time) ([][]*types.Transaction, [][]*types.Header) {
# l* B+ |- N+ K0 blog.Trace(“Filtering bodies”, “peer”, peer, “txs”, len(transactions), “uncles”, len(uncles))
1 ^5 T5 Y/ a1 v! G// Send the filter channel to the fetcher! Z" p2 e5 I, W; R) |+ f
filter := make(chan *bodyFilterTask)) m8 o/ G0 R' L& a; ^
select {
# X! f. z( P+ V! u  E( [, W. Gcase f.bodyFilter
6 G: ^! r! L8 m5 g; @; _}) P1 a; \, O8 t3 s2 Y) ~/ ?6 n
实际过滤body的处理瞧一下，这和Header的处理是不同的。直接看不点：
% d% q  |+ X7 F% T8 O2 V' N1. 它要的区块，单独取出来存到`blocks`中，它不要的继续留在`task`中。3 j# i% |/ e' g5 F
2. 判断是不是fetcher请求的方法：如果交易列表和叔块列表计算出的hash值与区块头中的一样，并且消息来自请求的Peer，则就是fetcher请求的。" O& S# {# y- e* s- O
3. 将`blocks`中的区块加入到`queued`，终结。4 S/ J( @# Q9 b; L4 K5 y/ W
case filter :=
9 S/ _; y9 \; Ablocks := []*types.Block{}
) ^; x, i" R7 V8 f! ]: N0 k$ e// 获取的每个body的txs列表和uncle列表* j/ K1 L7 m, V, Z
// 遍历每个区块的txs列表和uncle列表，计算hash后判断是否是当前fetcher请求的body
& \2 G9 F+ B  T& pfor i := 0; i ) L& b; W* [/ q  z9 y# k
}+ i' C+ v! @" `
7 i, J+ d( J3 s, t! h2 o( j' \/ W% J
至此，fetcher获取完整区块的流程讲完了，fetcher模块中80%的代码也都贴出来了，还有2个值得看看的函数：$ N3 _- s3 {& p( n* {$ u
1. `forgetHash(hash common.Hash)`：用于清空指定hash指的记/状态录信息。
, B; T( B" I7 ~8 ^' T2. `forgetBlock(hash common.Hash)`：用于从队列中移除一个区块。1 ^5 b# Y$ m6 g$ K& z
最后了，再回到开始看看fetcher模块和新区块的传播流程，有没有豁然开朗。. \+ G( m- K1 d  o: l0 U$ Z

& H  p. m- K# q

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