问题描述

使用 Substrate 定制的区块链，所有节点听了一段时间后，链无法工作。

Substrate：polkadot-v0.9.25
共识协议： babe + grandpa
系统：macOS Big Sur (11.3)
cargo: cargo 1.63.0-nightly (a4c1cd0eb 2022-05-18)

babe 协议算法，要求每个 epoch(session) 周期内都需要出块，因此当链出现以下情况，导致无法正常出块时，链就会变成砖块(bricked)，无法正常工作。

grandpa 节点少于拜占庭容错要求，无法确认块，地址不能在一个 epoch 内出块
所有验证者节点离线

解决方法

出现这种问题时，可以用两种方式解决

Hard Spoon

这种方式的原理是通过 rpc 接口（或者状态数据库）获取到最后正常区块高度下的状态数据，生成一个新的创世块，基于新的创世块运行链。本质上完全是一条新的链，只是继承了状态数据。

如果不在乎区块的历史，只需要保持当前的状态数据，则可以使用此方式。

可参考 fork-off-substrate

我并没有基于这种方式实践成功。
依赖的 polkadot-js 版本过低，升级之后能生成新的创世块文件，用新的创世块运行，还是报错。

Time Warp

Babe 无法正常工作是因为，在最后出块的下一个 epoch 内，没有正常出块，那么如果所有的验证者节点把系统时间调整到最后出块的时间，理论上就可以让链恢复工作了。正常情况下，区块链和外部时间是一致的，人为的让区块链回到历史时间（最后出块时间），再以加速的时间流逝赶上外部世界的时间。

修改代码

我的链是以 git 路径的方式依赖 substrate crates

需要替换要修改的两个 crates 依赖

修改项目的根 Cargo.tom ，节选如下，路径设置为自己修改的 crates 目录即可:

[patch."https://github.com/paritytech/substrate"]
sc-consensus-slots = { path = "/path/to/custom/sc-consensus-slots" }
sp-timestamp = { path = "/path/to/custom/sp-timestamp" }

修改的两个 crates ，参考 d0decd9

这里我们修改为两倍速运行。

sc-consensus-slots
sc-consensus-slots/src/slots.rs

/// Returns the duration until the next slot from now.
pub fn time_until_next_slot(slot_duration: Duration) -> Duration {
    
    
	// HOTFIX: poll the slot 2 times as often since we might be in a time warp.
	let slot_duration = slot_duration / 2;
	...
}

sp-timestamp
sp-timestamp/src/lib.rs

WARP_FACTOR ：即时间扭曲的倍数，对应被压缩的是出块时间，合理设置自己的倍数；
FORK_TIMESTAMP：分叉时刻，扭曲的基础时间，这里选择最后确认块的下一块出块时间；
REVIVE_TIMESTAMP: 计划的各验证节点开始运行的时刻，不需要很精确，小于验证节点都拿到修改后的可执行文件，运行的时间即可；

impl InherentDataProvider {
    
    
	/// Create `Self` while using the system time to get the timestamp.
	pub fn from_system_time() -> Self {
    
    
		let timestamp = current_timestamp().as_millis() as u64;

		// HOTFIX: mutate timestamp to make it revert back in time and have slots
		// happen at 2x their speed from then until we have caught up with the present time.
		const REVIVE_TIMESTAMP: u64 = 1642105111666; // 2022-08-25T20:18:31.666Z
		const FORK_TIMESTAMP: u64 =   1642006674001; // 2022-08-26T16:57:54.001Z
		const WARP_FACTOR: u64 = 2;

		let time_since_revival = timestamp.saturating_sub(REVIVE_TIMESTAMP);
		let warped_timestamp = FORK_TIMESTAMP + WARP_FACTOR * time_since_revival;

		// we want to ensure our timestamp is such that slots run monotonically with blocks
		// at 1/2th of the slot_duration from this slot onwards until we catch up to the
		// wall-clock time.
		let timestamp = timestamp.min(warped_timestamp);

		Self {
    
    
			max_drift: std::time::Duration::from_secs(60).into(),
			timestamp: timestamp.into(),
		}
	}
	...
}

执行恢复

备份本地数据
如： cp -r node1 node1.bak
回滚未确认的块
如：./node revert --chain ./specRaw.json --base-path ./node1
使用时间扭曲的程序启动链，指向原来的数据
观察日志或管理界面看是否能正常出块
等待追赶上外部系统时间
使用原程序继续运行

参考链接

https://github.com/paritytech/substrate/issues/4464
https://github.com/paritytech/substrate/issues/11673
https://substrate.stackexchange.com/questions/168/how-to-unbrick-a-substrate-chain-revert/175#175%EF%BC%89
https://medium.com/polkadot-network/kusamas-first-adventure-2cd4f439a7a4
https://github.com/maxsam4/fork-off-substrate

恢复 Substrate 链: unexpected epoch changes

恢复 Substrate 链