ラズベリーパイネタシリーズです。

今回はオープンソースのブロックチェーン基盤である Hyperledger Fabric を一通り Raspbian OS に導入して実行する手順を紹介します。まあラズパイの 1GB 物理メモリでどこまで実用的に動くか、というのはあまり期待できないし、また現時点では Hyperledger Fabric はともかく、Hyperledger Composer を使った動作は 32bit OS である Raspbian OS ではどうやら難しいのかもしれない・・・と感じていることを最初に申し上げておきます。　なお以下で紹介する手順はこの環境で確認しています：

モデル: Raspberry Pi 3B+
OS: Raspbian 2018-11-13 (Stretch Full) ※最新版はこちら
SD カード: 128GB

※ページ最下の【参考】でも参照しているリンク先では Docker Swarm 環境で３台のラズパイを使った Hyperledger Fabric 環境構築を紹介しています。実用面ではこちらのほうが現実的かもしれません。



【導入手順】
基本方針として、このブログエントリ最下段の【参考】で記した２つのページの情報をあわせた方法で導入しています。

おおまかには以下の順序で Hyperledger Fabric 環境を構築します：
0. 事前準備
1. Docker 導入
2. Docker Compose 導入
3. Docker Image ダウンロード
4. 起動

今回は１台のラズパイの中に Docker 環境を構築し、その Docker の中で各種 Hyperledger Fabric のイメージを１インスタンスずつ動かして環境構築します。そのため上記のような順序でインストールする必要があります。


【0. 事前準備】
今回 Hyperledger Fabric を Docker 上で動かします。そのためラズパイに Docker 等を導入することになるのですが、そのための前提ライブラリ等を用意しておきます。ラズパイのターミナル等を開いて、以下のコマンドを順次実行します：

リポジトリ更新
$ sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -y

依存ライブラリを導入
$ sudo apt-get install git curl gcc libc6-dev libltdl3-dev python-setuptools -y

python pip インストーラーを更新
$ sudo -H pip install pip --upgrade

ここまでの操作が完了すると、ラズパイ用の Docker がインストールできるようになります。


【1. Docker 導入】

上記に続いて以下のコマンドを実行します：

Docker 導入
$ curl -sSL get.docker.com | sh

Docker の実行権限設定
$ sudo usermod -aG docker pi

ここまで完了したら一度ログアウトし、再度ログインします（最後の実行権限設定が有効になります）。ここまで正しく実行できていると、sudo なしで docker コマンドを実行することができるようになっているはずです：

Docker バージョン確認
$ docker -v

↑ Docker のバージョンが表示されれば、ここまでの手順は完了です。


【2. Docker Compose 導入】

引き続き Docker Compose を導入します。こちらは pip を使って導入し、導入後はすぐにコマンドを実行することが可能です：

Docker Compose 導入
$ sudo pip install docker-compose

Docker Compose バージョン確認
$ docker-compose -v

↑ Docker Compose のバージョンが表示されれば、ここまでの手順は完了です。


【3. Docker イメージダウンロード】

こちらのサイトで提供されている、ラズパイ用にビルド済みの Hyperledger Fabric (v1.0.7) の Docker イメージ群を docker pull コマンドでダウンロードします：

$ docker pull jmotacek/fabric-baseos:armv7l-0.3.2

$ docker pull jmotacek/fabric-basejvm:armv7l-0.3.2

$ docker pull jmotacek/fabric-baseimage:armv7l-0.3.2

$ docker pull jmotacek/fabric-ccenv:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-javaenv:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-peer:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-orderer:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-buildenv:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-testenv:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-zookeeper:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-kafka:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-couchdb:armv7l-1.0.7

$ docker pull jmotacek/fabric-tools:armv7l-1.0.7

自分でビルドする方法もあるようなのですが、あまりに面倒そうなので出来合いのものを使わせていただきました。 jmotacek 様、ありがとうございます。


これで Hyperledger Fabric 環境を動かすために必要な準備が完了しました。


【4. 起動】
Hyperledger Fabric の準備が整ったので起動します。ラズパイ１台で（物理メモリ 1GB で）この環境を起動するのは、できるか／できないかで言えばできそうですが、実用には厳しいかもしれません。環境に応じてスワップメモリを増やしておきましょう。方法はこちらを参照ください（私自身はスワップを 2GB に設定して以下を実行しました）。

Hyperledger Fabric の起動スクリプトの元となるキット（通称「サポートツール」）をダウンロード＆展開します。以下の例ではホームディレクトリ以下に fabric/ というフォルダを作り、その中に展開しています：

$ mkdir ~/fabric

$ cd ~/fabric

$ curl -O https://raw.githubusercontent.com/hyperledger/composer-tools/master/packages/fabric-dev-servers/fabric-dev-servers.zip

$ unzip fabric-dev-servers.zip

この中の docker-compose.yml ファイルを上記で用意したラズパイ向け Docker イメージ用に書き換えます。具体的には ~/fabric/fabric-scripts/hlfv12/composer/docker-compose.yml を以下のように編集しました（変更部分を緑にしています）：

version: '2'

services:
#  ca.org1.example.com:
#    image: jmotacek/fabric-ca:armv7l-1.0.7
#    environment:
#      - FABRIC_CA_HOME=/etc/hyperledger/fabric-ca-server
#      - FABRIC_CA_SERVER_CA_NAME=ca.org1.example.com
#
#    ports:
#      - "7054:7054"
#    command: sh -c 'fabric-ca-server start --ca.certfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/ca.org1.example.com-cert.pem --ca.keyfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/19ab65abbb04807dad12e4c0a9aaa6649e70868e3abd0217a322d89e47e1a6ae_sk -b admin:adminpw -d'
#    volumes:
#      - ./crypto-config/peerOrganizations/org1.example.com/ca/:/etc/hyperledger/fabric-ca-server-config
#    container_name: ca.org1.example.com
#
  orderer.example.com:
    container_name: orderer.example.com
    image: jmotacek/fabric-orderer:armv7l-1.0.7
    environment:
      - ORDERER_GENERAL_LOGLEVEL=debug
      - ORDERER_GENERAL_LISTENADDRESS=0.0.0.0
      - ORDERER_GENERAL_GENESISMETHOD=file
      - ORDERER_GENERAL_GENESISFILE=/etc/hyperledger/configtx/composer-genesis.block
      - ORDERER_GENERAL_LOCALMSPID=OrdererMSP
      - ORDERER_GENERAL_LOCALMSPDIR=/etc/hyperledger/msp/orderer/msp
    working_dir: /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric
    command: orderer
    ports:
      - 7050:7050
    volumes:
        - ./:/etc/hyperledger/configtx
        - ./crypto-config/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp:/etc/hyperledger/msp/orderer/msp

  peer0.org1.example.com:
    container_name: peer0.org1.example.com
    image: jmotacek/fabric-peer:armv7l-1.0.7
    environment:
      - CORE_LOGGING_LEVEL=debug
      - CORE_CHAINCODE_LOGGING_LEVEL=DEBUG
      - CORE_VM_ENDPOINT=unix:///host/var/run/docker.sock
      - CORE_PEER_ID=peer0.org1.example.com
      - CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org1.example.com:7051
      - CORE_VM_DOCKER_HOSTCONFIG_NETWORKMODE=composer_default
      - CORE_PEER_LOCALMSPID=Org1MSP
      - CORE_PEER_MSPCONFIGPATH=/etc/hyperledger/peer/msp
      - CORE_LEDGER_STATE_STATEDATABASE=CouchDB
      - CORE_LEDGER_STATE_COUCHDBCONFIG_COUCHDBADDRESS=couchdb:5984
    working_dir: /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric
    command: peer node start
    ports:
      - 7051:7051
      - 7053:7053
    volumes:
        - /var/run/:/host/var/run/
        - ./:/etc/hyperledger/configtx
        - ./crypto-config/peerOrganizations/org1.example.com/peers/peer0.org1.example.com/msp:/etc/hyperledger/peer/msp
        - ./crypto-config/peerOrganizations/org1.example.com/users:/etc/hyperledger/msp/users
    depends_on:
      - orderer.example.com
      - couchdb

  couchdb:
    container_name: couchdb
    image: jmotacek/fabric-couchdb:armv7l-1.0.7
    ports:
      - 5984:5984
    environment:
      DB_URL: http://localhost:5984/member_db

そして起動コマンドを実行します：

$ cd ~/fabric

$ ./startFabric.sh

↓こんな感じで Docker 内でイメージがコンテナ化され、実行されていきます：



少し時間がかかりますが（１分くらい？）コマンドが完了すると、こんな画面になってプロンプトが戻ります：



以下のコマンドで起動中のコンテナの状態を確認し、Hyperledger Fabric の各種コンテナが実行されていることを確認します：

$ docker ps

↓docker-compose.yml で指定されたイメージが起動していることが確認できます。Hyperledger Fabric の起動に成功しました！：



ちなみに、この「Hyperledger Fabric が起動しただけ」の段階で使用メモリを確認してみました。起動しただけであれば意外と余裕あるようにも見えますね・・・




【（途中まで）使ってみる】
Hyperledger Fabric の導入と起動までであれば上記までで完了していますが、せっかくなのでこの環境を使ってみることにします（といっても、以下で紹介しているのはカードファイルのインポートまでですが・・）。

具体的には「サポートツールで提供されているスクリプトを使って管理者用のカードファイルを作成する」ところまでを紹介します。といってもここから先はラズパイ特有の部分はなく、通常の方法と一緒というか、通常と同じ方法でできる所までを紹介する、というスタンスです。

そのために composer コマンドと呼ばれる、Hyperledger Composer のコマンドラインツールを導入するのですが、その前提として Node.js v8.x 環境（node と npm）が必要になります。ここがちとややこしいのですが、今回の導入に使った Raspbian OS 2018-11-13 (Stretch Full) でははじめから V8 の node コマンドは使えるようになっていますが、npm が導入されていません。というわけで今後のことも考えて node のバージョン管理ツール（n package）と合わせて Node.js v8.x を導入しておくことにします：

一旦 npm を導入
$ sudo apt-get install npm

キャッシュを更新
$ sudo npm cache clean

n package をインストール
$ sudo npm install n -g

n package で導入できる Node.js のバージョン（8.xx.xx の最新バージョン）を確認
$ sudo n list

（8.xx.xx の中では 8.15.0 が最新であったと仮定）

Node.js V8.15.0 を指定してインストール
$ sudo n 8.15.0

一度ログアウト＆ログインし直して、改めて node コマンドと npm コマンドのバージョンを確認します：

$ node -v
v8.15.0

$ npm -v
6.4.1

↑ Node.js V8.x と対応する npm が導入できたことを確認


Node.js 環境が整ったので、改めて composer コマンドをインストールします。今回用意した Hyperledger Fabric のバージョンが v1.0.7 のイメージなので、このバージョンに合う composer-cli v0.16 を指定してインストールします（※）：

$ sudo npm install --unsafe-perm -g composer-cli@0.16

※ラズパイ環境だからかもしれませんが、上記の --unsafe-perm オプションを付けないと実行結果がエラーになってしまうようでした。こちらを参照。


そしてサポートツール内の createPeerAdminCard.sh を実行して、PeerAdmin@hlfv1 のカードを作成します：

$ cd ~/fabric/fabric-scripts/hlfv1

$ ./createPeerAdminCard.sh

composer のコマンドで、PeerAdmin@hlfv1 カードが作成されていることを確認します：

$ composer card list

とりあえず動作確認できたのはここまでです。2019/01/11 時点でこの先に進もうとして BNA ファイルを用意して composer runtime install し（ここまでは成功）、composer network start させようとすると、以下のようなエラーになりました：

Error: Error trying to instantiate composer runtime. Error: No valid responses from any peers.
Response from attempted peer comms was an error: Error: Error starting container: API error (400): {"message":"Minimum memory limit allowed is 4MB"}

このエラーの原因がまだわかっていないのですが、調べた範囲ではもしかすると 32bit OS である Raspbian OS に原因があるような気もしていて、そうだとすると現時点で Hyperledger Composer のこの先を動かすのは厳しいのかなあ・・・　とも思っています。

この辺りは引き続き調査もしますが、情報求む（苦笑）。


【Hyperledger Fabric を終了する】
起動した Hyperledger Fabric を終了するには startFabric.sh と同じフォルダにある stopFabric.sh を実行します：

$ ./stopFabric.sh

↓終了できました：




実メモリ 1GB の制約はどうにもならないので実用的な使い方は難しいかもしれませんが、とりあえず１台のラズパイで Hyperledger Fabric が起動できることは確認できました。CouchDB などを使わずに、既存のビジネスネットワークに Peer だけ動かして接続するような使い方であればもう少し余裕を持って使えるかもしれません。


秋葉原の最安値で済ませることができれば、
　本体 5000 円　＋　ケース 1000 円　＋　Micro SDカード 2000 円
で 8000 円程度で Hyperledger Fabric のブロックチェーン環境が一台確保できる、ということになりますね。安っ！


【参考】
https://stackoverflow.com/questions/45800167/hyperledger-fabric-on-raspberry-pi-3
https://www.joemotacek.com/hyperledger-fabric-v1-0-on-a-raspberry-pi-docker-swarm-part-2/

タグ ：

#raspbian

#raspberry

#pi

#hyperledger

#fabric

#install

#docker