この記事の続きです：
開発者視点で「理想的なブロックチェーン」とは？


開発開始から４週間、ブロックチェーン対応 RESTful データベース HATOYA がある程度動くようになった記念の Docker イメージを公開します。なお現時点で公開しているのは amd64 版の（x86 Linux 版の）Docker イメージです。

以下ではとりあえず開発用途として使うためのシングルノードで動かす場合の使い方を含めて紹介します（マルチノードで動かすこともできるのですが、、、その説明はまた別の機会に。興味ある方は連絡いただければ何か対応しますｗ）。


（追記）
マルチノード運用の記事を追加しました：
HATOYA をマルチノード運用して、ブロックチェーン情報を分散管理する


【HATOYA とは？】
HATOYA の特徴は大きくは以下の３点です：
(1) REST API でデータベースやその中のアイテムデータを CRUD(Create/Read/Update/Delete) するデータベースです。
(2) 変更を伴う API（読み取り以外の API）を実行すると、その内容は内蔵ブロックチェーンに自動記録されます。
(3) マルチノードで動かす場合、ブロックチェーン部分はマルチノード間で同期します（データベース部分は同期しません）。
　(3-1)データの破損時や環境引越し時などはマルチノード内の他ノードのブロックチェーンを使って、データベースやブロックチェーンのリストアが可能です。
　(3-2)ブロックチェーンネットワークへはプライベートネットワークからでも参加可能です（この場合、push 型の同期になります）


【事前準備】
x86 版の Docker 環境をインストールしておいてください。後述の公開イメージが amd64 アーキテクチャ用のため、Windows コンテナ版やラズパイコンテナ版ではなく、x86 Linux 用のものが必要です。

※ソースコード的にはラズパイ上でも動くことを確認しています。どなたかラズパイコンテナ用のイメージと併せてマルチアーキテクチャイメージにする具体的な方法をご存知の方がいたら教えていただけると助かります。


【Docker イメージ】
DockerHub 上に公開しました：
https://hub.docker.com/repository/docker/dotnsf/hatoya




【起動方法】
イメージを DockerHub から pull して起動します。HATOYA はデフォルトで 4126 番ポートでリクエストを待ち受けるので、同じ 4126 番ポートで待ち受ける形で外部からもリクエストを受け付ける形にするのであれば、以下のように起動します：

$ docker pull dotnsf/hatoya

$ docker run -d -p 4126:4126 dotnsf/hatoya

（注　この方法で起動した場合、システム情報やデータ情報、ブロックチェーン情報は永続化されないため、コンテナを再起動するとデータを失ってしまいます。これを避けるためには以下のような（ボリュームを使った）起動パラメータを指定して、システムフォルダを永続化する必要があります）

$ docker run -d -v /tmp/.system:/tmp/.system -e SYSTEM_FOLDER=/tmp/.system -p 4126:4126 dotnsf/hatoya

これで 4126 番ポートで REST API の待受状態になります。同一ホストからのみ http://localhost:4126/doc を開くことで Swagger API ドキュメントを参照／実行することができます（Swagger API ドキュメントは他ホストからでも参照は可能ですが、実際に API を実行することは CORS 制約によりできません）：




【いくつかの API を実行してみる】
では Swagger API ドキュメントを使って、実際にいくつかの REST API を実行してみます。

※この節で書かれた内容が難しくてわからん、という方は下の「ダッシュボードを使う」を参照してください。同じ操作を GUI で行えます。

例えば、「現在のデータベース一覧」は GET /api/dbs という REST API で取得できます（Swagger API ドキュメント上では GET /dbs と表示されていますが、API は全て /api パス以下にあるため省略表記されています。以下同様）：



実際に実行するには Swagger API ドキュメントから "Try it out" を押した後に "Execute" を実行します。なおこの画面ではパラメータに token （トークン）を指定できるようになっていますが、今回はトークンを無効にして起動しているので指定する必要はありません（トークンがないと API が実行できないように設定することは可能です）：



"Execute" すると、実際に実行された内容を curl コマンドで実行した場合のコマンド内容（curl -X GET "http://localhost:4126/api/dbs" -H "accept: application/json"）や、エンドポイント URL （http://localhost:4126/api/dbs）とともに実行結果が表示されます：



ここでは実行結果は以下のようになっています。この実行結果の意味は実行は成功（status: true）し、データベースの一覧は空（[]）になっている、という内容でした：

{
  status: true,
  dbs: []
}

※注　HATOYA の REST API は（添付ファイル参照など）バイナリデータを返すもの以外は、実行結果は原則的に JSON データとなります。またその status 要素が true の時は成功、false の時は失敗を意味するよう統一されています。


なお、localhost 以外のホストから同じ API を実行する場合は curl コマンドを参照し、localhost 部分を IP アドレス（以下の例では xx.xx.xx.xx）に置き換えて実行することで実現できます：

$ curl -X GET "http://xx.xx.xx.xx:4126/api/dbs" -H "accept: application/json"

{
  status: true,
  dbs: []
}

この節の以下の説明では全て Swagger API ドキュメントを使って操作しますが、外部から実行する場合は同様にして操作する API と同じ curl コマンドを実行して試してみてください。


ではデータベースを１つ作成してみましょう。データベースの作成は POST /api/{_db} を使って行います：



ここでも "Try it out" を押し、パラメータ _db に作成するデータベースの名前（以下の例では "mydb"）を指定して "Execute" を実行します：



すると実行結果（以下例では { status: true }）が表示されます。成功したようです：



改めてもう一度先程実行したデータベース一覧の API（GET /api/dbs）を実行します。すると先程空（[]）だった dbs の値が [ "mydb" ] となり、データベース作成が反映されたことが確認できます：



では次に作成したデータベース mydb 内に１つアイテムを作成してみます。アイテムの新規作成 API は POST /api/{_db} で行います（下図では POST /api/{_db}/{_id} となっていますが、この {_id} 部分を指定しないと新規作成とみなすので、結局エンドポイントは POST /api/{_db} となります）。なおエンドポイントがデータベース作成時と同様ですが、ポストデータが存在する場合はアイテムの新規作成、存在しない場合はデータベースの新規作成とみなされます：



ではこれまでと同様に一度 "Try it out" をクリックし、_db に "mydb" を指定後、送信 Body 内に保存したい内容の JSON オブジェクト（以下の例では { name: "K.Kimura", hobby: "Programming" }）を記入して "Execute" を実行します：



実行結果が以下のように（ { status: true, id: "xxxxxx" } ）表示されます。status: true となっているので処理は成功し、アイテムの id が割り振られて保存されました。その id 値も実行結果内に表示されています：



実際にデータベース内にアイテムが格納されたことを確認してみます。データベース内のアイテム一覧を見るには GET /api/{_db} を実行します。この _db パラメータに "mydb" を指定して "Execute" します（なおこの API を実行する際に limit や offset を指定することも可能ですが、今回は使用せずに全データを表示します）：



こちらが実行結果（{ status: true, items: [ "xxxxxx" ], limit: 0, offset: 0 }）です。status: true が含まれているので処理は成功し、結果は items: [ "xxxxxx" ] という形で含められています。この items は指定したデータベースに含まれるアイテムの id の配列となっています。この時点では１つだけアイテムが含まれていることがわかります：



ではこの id のアイテムが本当に先程入力したアイテムかどうかも確認してみます。特定のアイテムデータを取得するには GET /api/{_db}/{_id} を実行します。このパラメータのうち、_db は "mydb" 、_id は先程取得した items 配列の中に１つだけ含まれていた id の値を指定して "Execute" します：



その実行結果がこちら（{ status: true, item: { name: "K.Kimura", hobby: "Programming", id: "xxxxxx" } }）です。先程の新規作成時に入力した内容が正しく記録されていました：



今度はこのアイテムの内容を更新してみます。アイテムを更新する API は先程の新規作成時と同じ POST /api/{_db}/{_id} です（{_id} を未指定時に新規作成とみなします）。この _db を "mydb" に、_id を先程指定した id 文字列値にして、body 部を適当に（下例では { name: "キムラ　ケイ", hobby: "プログラミング" } と）して "Execute" します：



再度アイテムの内容を確認する GET /api/{_db}/{_id} を、 _db に "mydb" 、_id に id 文字列値を指定して実行してみます。実行結果は { status: true, item: { name: "キムラ　ケイ", hobby: "プログラミング", id: "xxxxxx" } } となり、正しくアイテムを更新することができました：



今度はこのアイテムを削除してみます。アイテム削除の API は DELETE /api/{_db}/{_id} です。同様にして _db に "mydb" を、_id に id 文字列値を指定して "Execute" します：



実行後に再度 GET /api/{_db}/{_id} を同じパラメータで実行しても、結果は { status: false } となり、実行に失敗することが確認できます。アイテムが消えてしまったので見つからない、という一覧の結果が確認できました：



HATOYA にはこれらの基本的なアイテム CRUD 用 API 以外にも添付ファイルをアイテムとして登録する API があったり、複数アイテムをまとめて作成／更新／削除する、いわゆる「バルク処理」を行う API が存在してます。ここでは紹介しませんが、興味ある方は Swagger API ドキュメントを参照して試してみてください。


さて、ここまでが RESTful DB としての HATOYA の紹介でした。ここから先は HATOYA の特徴的な部分でもあるブロックチェーンプラットフォームとしての機能を紹介します。

ここまでの一連の処理の中で何度かシステムに変更を及ぼす API を実行しました。具体的には (1) mydb データベースの作成 (2) mydb データベースにアイテムを１件新規登録 (3) mydb データベースに登録したアイテムの内容を更新 (4) mydb データベースに登録したアイテムを削除　の計４回変更しています。これらの変更記録は全て HATOYA 内のブロックチェーンに自動登録されています。今度はブロックチェーンの中を参照する API を紹介します。

それが GET /api/ledgers です。早速実行してみよう・・と思うのですが、この API は実行時に serverid という HATOYA サーバーノードの id をパラメータ指定する必要があります。まずはこの serverid を取得しましょう：



serverid 情報は GET /api/serverid で取得することができます。まずこの API を実行して、その実行結果に含まれる serverid 値を取り出します：



GET /api/serverid 実行結果（ { status: true, serverid: "zzzzzz" } ）の "zzzzzz" 部分が、このサーバーノードの serverid 値です。今回の GET /api/ledgers 以外にも実行時にこの serverid 値をパラメータ指定する必要のある API がいくつかありますが、全てこの方法で確認可能です：



では改めて、取得した serverid を指定して GET /api/ledgers を実行します：



実行結果は以下のようになりました：

{
  "status": true,
  "ledgers": [
    {
      "prev_id": null,
      "body": [
        {
          "serverid": 1594300581524,
          "method": "create_db",
          "db": "mydb"
        }
      ],
      "timestamps": [
        1596292186611
      ],
      "nonce": 34,
      "id": "0041cf982623372e59bafac8ee055f63b061fa702ea0364e6894fc5c453cd8ae0c0bf5e094892e8d34ac8d78229bcfb014f7641595bed4987545cf425b7e2d38"
    },
    {
      "prev_id": "0041cf982623372e59bafac8ee055f63b061fa702ea0364e6894fc5c453cd8ae0c0bf5e094892e8d34ac8d78229bcfb014f7641595bed4987545cf425b7e2d38",
      "body": [
        {
          "serverid": 1594300581524,
          "method": "create_item",
          "db": "mydb",
          "item": {
            "name": "K.Kimura",
            "hobby": "Programming",
            "id": "52ca8330-d405-11ea-a583-074fb3956e72"
          }
        }
      ],
      "timestamps": [
        1596292991723
      ],
      "nonce": 232,
      "id": "00ab2eddbec25b10560d8769c3d21a21efee0edb2f69e634da34fe1f326aae96a2d5346cff4ff794c88bc68fa3c45fcf73ba483b3c1ae1977f3b326efda3aeed"
    },
    {
      "prev_id": "00ab2eddbec25b10560d8769c3d21a21efee0edb2f69e634da34fe1f326aae96a2d5346cff4ff794c88bc68fa3c45fcf73ba483b3c1ae1977f3b326efda3aeed",
      "body": [
        {
          "serverid": 1594300581524,
          "method": "update_item",
          "db": "mydb",
          "item": {
            "name": "キムラ　ケイ",
            "hobby": "プログラミング",
            "id": "52ca8330-d405-11ea-a583-074fb3956e72"
          }
        }
      ],
      "timestamps": [
        1596294186025
      ],
      "nonce": 427,
      "id": "0066ee6659b2ea71365ddc8b93a780e2d3684fc7f40d6c5f3ccec6835385f7863c1737f8eef239a0867440f2493d246166387082053f7cbb20aea468a8e74c7a"
    },
    {
      "prev_id": "0066ee6659b2ea71365ddc8b93a780e2d3684fc7f40d6c5f3ccec6835385f7863c1737f8eef239a0867440f2493d246166387082053f7cbb20aea468a8e74c7a",
      "body": [
        {
          "serverid": 1594300581524,
          "method": "delete_item",
          "db": "mydb",
          "id": "52ca8330-d405-11ea-a583-074fb3956e72"
        }
      ],
      "timestamps": [
        1596294559724
      ],
      "nonce": 88,
      "id": "006c91e3c08ded1791775aab6a0fa02b82cb842f5d2e6fba989d58b64444b5f0005ac115eb969b8491cad824ac6e5e924c4b8baa6567c04c7997b505a7891016"
    }
  ],
  "limit": 0,
  "offset": 0
}

実行結果の JSON オブジェクト内の ledgers が配列となっていて、その中にブロックチェーンの内容が含まれています。視認しやすいように上記では色をつけていますが、(1) mydb データベースの作成 (2) mydb データベースにアイテムを１件新規登録 (3) mydb データベースに登録したアイテムの内容を更新 (4) mydb データベースに登録したアイテムを削除　の４つが全て serverid 付きで登録されていることがわかります。しかも各オブジェクトには id と prev_id （と nonce）というキーがあり、これらがハッシュチェーンとなって繋がっていることで改ざんが困難なブロックチェーンとして機能しています。

つまり、この段階では HATOYA には mydb というデータベースが１つだけ存在していて、中身は何のアイテムデータが含まれていない状態になっていますが、これがデータベースが作られた直後ではなく、アイテムデータが作成され、変更され、削除された上での結果として何も含まれていない状態になっている、ということをブロックチェーンという技術が保証してくれていることになります。

これらのデータベースシステムへの変更作業が自動でブロックチェーンに登録される（そしてこのブロックチェーンは改ざんが困難なので変更履歴が保証される）ことが HATOYA の特徴の１つになっています。


【ダッシュボードを使う】
一つ上の節では Swagger API ドキュメントや REST API を使って HATOYA のデータベースを読み書きしたり、その結果生成されたブロックチェーンの様子を確認しました。これが理解しにくい、という人向けに簡易ダッシュボード機能も用意しています（ただしダッシュボードでは全ての REST API を実行できるわけではありません。例えば添付ファイルの読み書きやバルク API 実行は現在のダッシュボードからは行なえません）。

ダッシュボードへアクセスするにはブラウザでドキュメントルート（/）にアクセスします。localhost 上で実行している場合であれば http://localhost:4126/ へアクセスします。初回のみ Basic 認証を聞かれます。デフォルトではユーザー名 = username, パスワード = password です：



※なお、この認証値は Docker コンテナ起動時の環境変数パラメータで変更可能です。例えばユーザー名 = user, パスワード = pass にするには以下のように起動します：

$ docker run -e BASIC_USERNAME=user -e BASIC_PASSWORD=pass -d -p 4126:4126 dotnsf/hatoya

正しい認証値を入力するとダッシュボードの画面が表示されます：



画面左部分がメニューになっており、ブロックチェーン一覧や新規データベース作成はこちらから行えます。なおこの画面からブロックチェーン一覧を実行する場合、上述時に指定した serverid 値は自動的に指定されるので意識する必要はありません。なお serverid 値を確認したい場合は左上のハトマークにマウスカーソルを移動させると表示できます（シングルノード稼働の場合、(Config) と書かれた部分の環境設定は不要です、また config や ledgers という名前のデータベースを作成することはできません）：



データベースを作成すると (Config) の下に存在するデータベースが一覧で表示され、どれか１つを選択すると、そのデータベース内のアイテム一覧が表示したり、新規にアイテムを追加したり、編集／削除したりが行なえます。データベースの削除もこの画面から可能です：



一通りの作業後に画面左の (Ledgers) を選択すると、その時点でのブロックチェーンの状態を確認することが可能です：



↑UI 的にも全然イケてないダッシュボードですが、最小限の CRUD 操作を行ってブロックチェーンの確認までは行えるようになっています。Swagger API ドキュメントや curl の操作がよくわからない場合はこちらも併用してください。



【ブロックチェーンアプリケーション開発に】
HATOYA の全ての機能を紹介しているわけではないのですが、とりあえずこれらの情報を使うことでシングルノードの HATOYA を使ったブロックチェーン対応データストアが実現できると思っています。試験的にアプリケーションと組み合わせて使ってみていただいても構いませんし、HATOYA 対応アプリケーションを開発する用途であれば、その環境はシングルノードでも十分だと考えています。基本的には DB を REST で読み書き更新削除するだけでブロックチェーンに記録されるという特徴があるので、ブロックチェーンをほぼ意識することなくブロックチェーン対応アプリケーションが実装できると思っています（ちなみに拙作のマンホールマップ内でも使っています）。

今回紹介していませんが、本来は config 機能を使ってブロックチェーンネットワークを構築し、マルチノードでブロックチェーン部分を同期しながら運用することも想定しています。そこにもいくつかの特徴的な機能もあって我ながら面白い作品だと思っていますが、そのあたりについてはまた別の機会に。。

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