docs(*): update transaction design
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# 跨链事务方案
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BitXHub提供两种不同的事务方案，用户可以根据实际需求选择。
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跨链需要保证跨链交易的原子性和一致性，即来源链和目的链上的交易要么都成功，要么都失败回滚。
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为此，中继链提供了事务管理机制，通过内置的事务管理合约，来保证不同业务场景下跨链交易的事务性。
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## 1. 本地消息表事务方案
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多链消息表事务方案是针对非资产交换类业务场景的事务方案，它可以支持一对一跨链和一对多跨链。
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若用户不想更改业务合约或者所用的区块链系统不支持跨合约调用，可以选择本地消息表方案。该方案在跨链交易失败情况下，需要由业务系统负责实现事务回滚操作，业务系统需实现接收跨链消息的函数对应的回滚函数。
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## 一对一跨链
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当来源链发起跨链交易时，该跨链交易需要注册到跨链事务合约，以KV形式记录全局事务ID和事务信息，全局事务ID由来源链ID || 跨链交易index组成，事务信息表示如下：
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当来源链业务合约发起跨链交易时，除了提供目的链的目标业务合约中要调用的方法和参数外，还可以提供来源链的回调方法和回滚方法。
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来源链跨链网关捕获跨链事件封装成IBTP提交到中继链，并由中继链跨链事务合约进行处理。跨链事务合约将初始化该跨链交易所对应的跨链事务，
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在跨链事务合约中以KV形式记录跨链事务ID和事务状态信息，其中跨链事务ID由**来源链ID || 目的链ID || IBTP index**组成，初始的跨链状态信息为TransactionStatus_BEGIN。
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当目的链执行完跨链交易时，由目的链跨链网关得到执行的结果（成功或失败），并将该信息封装成IBTP receipt提交给中继链。
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中继链跨链事务合约根据其中的回执信息，更新跨链事务ID的状态，如果成功，则状态更新为TransactionStatus_SUCCESS，否则为TransactionStatus_FAILURE。
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如果跨链事务最终状态是成功，则来源链跨链网关调用来源链业务合约注册的回调函数进行回调；如果跨链事务状态为失败，则来源链跨链网关将调用来源链业务合约注册的回滚函数进行回滚操作。
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## 一对多跨链
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一对多跨链是指，在一个来源链的业务合约的交易中，抛出了多个指向不同目的链的跨链事件。 一对多跨链和一对一跨链的整体流程一样，只是其中事务分为全局事务和子事务的概念：
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- 子事务：指来源链和某个目的链的跨链事务
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- 全局事务：综合各个子事务的整体事务
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因此在中继链的跨链事务合约中，为一对多跨链事务特别设计了一个事务信息结构来支持该场景下的跨链事务状态记录和更新。该结构如下：
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```go
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type txInfo struct {
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// 全局事务状态
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globalState string
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// 子事务信息，key为子事务ID，即各目的链的地址，value为子事务状态
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childTxInfo map<string, string>
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}
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```
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其中，全局事务状态和子事务初始状态为BEGIN。之后，跨链事务合约将跨链消息发送至各目的链的Pier。Pier在提交跨链交易之前，需要发送交易到事务代理合约，由事务代理合约通知业务系统将全局事务ID以及该跨链交易相关该合约通知业务系统跨链事件发生，业务系统应该记录全局事务ID以及该跨链交易相关信息，以便在接收到回滚消息时做相应的回滚操作。
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当目的链处理完跨链交易，需要向跨链事务管理合约，反馈子事务情况：
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其中，全局事务状态和子事务初始状态为BEGIN。之后，各目的链的跨链网关获取跨链交易并提交给各目的链执行，目的链执行完子事务后由跨链网关根据执行结果向中继链反馈子事务状态，中继链事务管理合约将进行相应的更新：
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- 如果交易执行成功，则将对应的子事务状态设置为SUCCESS，当所有子事务状态均为SUCCESS时，跨链事务管理合约将该全局事务ID对应的事务状态更新为SUCCESS
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- 如果交易执行失败，则将对应的子事务状态设置为FAILURE，并将该全局事务ID对应的事务状态更新为FAILURE，同时通知来源链和所有相关的目的链，各应用链通过事务代理合约通知业务系统回滚该事务对应的交易，通知信息中包含全局事务ID
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- 如果交易执行失败，则将对应的子事务状态设置为FAILURE，并将该全局事务ID对应的事务状态更新为FAILURE，
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跨链事务管理合约接口设计如下：
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之后，各个应用链（包含来源链和目的链）的跨链网关可以获取中继链的全局事务和子事务的状态， 来对应用链进行业务上的“回调”操作或“回滚”操作。
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## 跨链事务合约设计
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中继链上的跨链事务管理合约接口设计如下：
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```go
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// 由来源链的Pier调用，开始跨链事务，该接口将设置事务状态为BEGIN，并向各目的链发送子事务
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Begin(globalId string， targets []byte)
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// 由目的链执行完子事务后由目的链Pier调用，result为执行结果
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Prepared(globalId string, result bool)
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// 一对一跨链事务初始化
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Begin(txId string)
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// 一对多跨链事务初始化
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BeginMultiTXs(globalId string, childTxIds ...string)
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// 报告事务执行结果
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Report(txId string, result int32)
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// 获取事务状态
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GetStatus(txId string)
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```
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跨链代理合约接口设计如下：
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```go
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// Pier调用该方法，通过事件通知业务系统跨链事务开始
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NotifyBizStart(globalId string， txHash string)
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// Pier调用该方法，通过事件通知业务系统跨链事务需要回滚
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NotifyBizRollback(globalId string)
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```
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中继链模式下，跨链事务合约部署在中继链；直连模式下，跨链事务合约部署在应用链。事务代理合约可以和broker合约结合。
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## 2. 二阶段事务方案
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若用户想要完善的事务保证，并且可以修改业务合约，则可以选择二阶段事务方案。
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### 1. 资源锁定
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二阶段事务方案需要锁定业务合约中的资源，该方式要求更改业务合约，在具体的业务上下文增加资源锁定和解锁的逻辑，以及预执行相关的代码逻辑
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### 2. 中继链模式
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分为prepare和commit两个阶段，由中继链担任协调者，使用内置的跨链事务管理合约协调多个应用链的跨链交易。
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内置的跨链事务管理合约接口设计如下：
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```go
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// 由来源链的Pier调用，开始跨链事务，该接口将向各目的链发起prepare事件，各目的链进行交易执行
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Begin(globalId string, targets []byte, height uint64)
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// 由目的链的Pier调用，status为预执行结果， undoLog为回滚需要调用的合约方法和参数
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Prepared(globalId string, status bool, undoLog []byte)
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// 由来源链和目的链的Pier调用
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Committed(globalId string)
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// 由来源链和目的链的Pier调用
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Rollbacked(globalId string)
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// 如果中继链收到目的链prepare失败的消息或者目的链超时，中继链触发rollback；
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// 各参与方也可以在一定情况下主动发起rollback
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Rollback(globalId string)
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```
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跨链事务的状态变换如下：
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- 成功：BEGIN -> PREPARED -> COMMITTED
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- 失败：BEGIN -> ABORTED -> ROLLBACKED
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流程：
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1. 来源链预执行交易，如果成功，则锁定资源并发起跨链转账，将预执行结果写入事件，预执行失败则结束
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1. 来源链Pier将事件提交给中继链，调用中继链的跨链事务管理合约Begin方法，跨链事务状态为BEGIN
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1. 中继链将跨链交易分发到各个目的链
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1. 各目的链Pier接收事件，并提交交易给目的链
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1. 各目的链执行跨链交易，如果成功，则锁定资源，如果失败，则回滚交易，将执行结果返回给Pier
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1. Pier将执行结果提交给中继链，调用合约的Prepared方法
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1. 如果所有目的链都prepare成功，事务状态更新为PREPARED，并触发commit事件，继续下一步；如果中继链收到prepare失败的交易，事务状态更新为ABORTED，并对除prepare失败的其他参与链触发rollback事件，继续步骤12
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1. 各参与链Pier接收事件，并提交交易给目的链
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1. 各参与链执行commit操作，并释放资源
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1. 各参与链Pier在目的链commit完成后调用中继链合约的Committed方法
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1. 如果参与链的commit都提交了，中继链将该事务状态更新为COMMITTED，继续步骤16
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1. 各参与链Pier接收事件，并提交交易给目的链
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1. 各参与执行rollback操作，回滚交易的结果，解锁资源
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1. 各参与链Pier在目的链rollback完成后调用中继链合约的Rollbacked方法
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1. 如果参与链都rollback了，中继链将该事务状态更新为ROLLBACKED
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1. 跨链事务结束
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### 3. 直连模式
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直连模式中协调者由来源链担任，需要在应用链上部署跨链事务管理合约。流程和中继链模式类似
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## 3. 改进的二阶段事务方案
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该方案用于只有一个目的链的场景。跨链交易在目的链不需要锁定资源，直接执行，若成功，则将结果写入账本，若失败，则直接回滚。
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