Cumulus测试环境搭建
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Cumulus是什么？
相信了解Polkadot相关技术的人对Substrate一定不陌生，那Cumulus是什么呢？Cumulus与Substrate一起构成了目前的Polkadot跨链开发工具包（英文为Parachain Development Kit简称PDK），它实际上是一个基于Substrate的扩展，可以方便地将一条Substrate链变成Polkadot的平行链（Parachain）。
在本文中知道这么多就足够了，我会先带大家基于Cumulus构建一条Polkadot兼容的平行链，让大家有一个具体的印象。在建立了对Cumulus的基础印象之后，会在后续的文章里进一步介绍Cumulus的组成及基本原理等。
好了，那我们开始吧。
环境准备
为了排除干扰让大家能快速上手，本文将构建一个最简单的跨链网络。其中包含两个中继链（Relay Chain）的节点，分别是Alice和Bob；以及一个平行链的验证节点（Validator）。
语言环境
首先，我们需要准备rust语言的相关环境，这包括编译器rustc、包管理器cargo、工具链安装工具rustup，除了与平台相关的工具链之外我们还需要安装wasm工具链。如果你对rust还不够熟悉的话，好消息是substrate中有一个安装所有相关依赖的脚本，只要运行如下命令就可以搞定：
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编译中继链节点
准备好语言环境后，我们先来编译中继链节点。因为我们是要演示兼容polkadot的跨链网络，这里要编译的节点自然是要用polkadot源码了。首先通过如下命令下载源码：
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由于polkadot和cumulus是并行开发的，如果直接使用polkadot库master分支的最新源码可能会出现不兼容的情况，因此这里需要切换到固定的commit上：
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接下来就是编译了，我们可以通过cargo build来编译debug版本，好处是编译速度快，但是占用磁盘空间大，运行速度较慢（其实不至于影响演示）；也可以通过cargo build --release来编译release版本，好处是占用磁盘空间小，但是编译速度会慢一点。根据情况自己决定即可，注意debug的编译目录为targe/debug，而release的编译目录为target/release。如果编译成功，相应编译目录下会出现名为polkadot的可执行文件。我们后面执行polkadot相关命令时都会事先假设你已经进入到该可执行文件所在的目录，下文不再一一赘述。
编译平行链节点
cumulus的源码地址在这里，不过我们这里将使用substrate-parachain-template来做部署演示。substrate-parachain-template和Cumulus之间的关系，与substrate-node-template和Substrate之间的关系类似，都是为了简化开发而单独抽离出来的模板。我们先通过如下命令克隆代码：
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同样完成克隆后进入到源码目录，为了排除潜在的运行不兼容情况，我们也需要切换到特定commit下：
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同样的，我们可以通过cargo build或cargo build --release来编译。编译完成后会在相应的目录下会产生parachain-collator可执行文件。
运行
准备链配置文件
如上文所说，我们这里会准备一个最简单的跨链网络，只包含两个中继链（Relay Chain）的节点和一个平行链的验证节点（Validator）。cumulus-workshop中已经有定义好的chain spec，我们这里通过wget下载：
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我们后面会假设这里下载的spec.json文件已经拷贝到polkadot和parachain-collator可执行文件所在目录，我们后续会在命令行中直接引用它。
运行中继链
我们先通过如下命令启动Alice节点：
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这里大概解释一下命令参数：
- chain：用来指定链配置文件，也就是我们上文中下载的配置文件
- tmp：会标识运行在一个临时目录，这样的好处是不用自己手动再去清理之前的链数据目录
- ws-port：指定web socket的端口，由于web ui是通过web socket与链上交互，因此这里指定的就是web服务的端口
- port：指定p2p连接端口，当其他节点与该节点建立p2p连接时会用到该端口
- alice：指定我们这里使用预先在链中预定的alice账户，alice具有sudo权限，我们后续的侧链设置也会通过alice来实现
当启动之后，我们会看到命令行中会有类似如下的输出：
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这里的12D3KooWGLdqHXgE9ymNVJuHytvTvvicfH5PrvpNUL7FcSpFkSdj是我们刚才启动节点的peer id，我们知道substrate底层采用libp2p做节点间点对点通讯，这里的peer概念实际上出自libp2p，表示p2p网络中的一个节点。我们后面会结合peer id以及之前启动参数中指定的p2p端口参数来链接到刚才启动的节点（我们后面简称为alice节点）
如果只运行alice节点，我们会发现链的高度始终为0，这是因为我们在chain spec中已经指定了需要两个节点共同验证才能出块。接下来我们就启动中继链中的第二个节点，这个节点使用了链中预定义的bob账户，因此我们后面也可以简称为bob节点。启动的命令如下：
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可以看到与启动alice节点相比多了一个名为bootnodes的参数，这是因为我们需要让bob与alice节点建立p2p连接，因此在这里指定了alice的libp2p地址。我们从libp2p的地址段中可以看到alice和bob都是在同一台机器上，因此IP地址使用了127.0.0.1。而30333端口则是我们在启动alice节点时指定的p2p端口，最后的peer id也是上文中我们从alice启动之后从命令行中拷贝过来的。
启动后bob节点与alice节点建立连接后，我们就可以在命令行中看到正常出块的日志了。
运行平行链
首先，我们进去到平行链编译后可执行文件所在模流，通过如下命令生成一个Wasm的验证函数：
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当生成成功后，同级目录下会生成一个para-200-wasm文件，这个文件当我们后续在中继链上注册该平行侧链时会用到。
然后我们通过如下命令启动平行链节点：
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注意命令行中第一张最末尾用单独的--隔开了，这是因为将要启动的平行链节点同时承担了平行链的验证人（实际上的名称为collator，不过暂时不需要太在意，我会在后续文章中说明）和中继链节点两个角色：
--之前是平行链节点配置项，陌生的参数有标识平行链ID值的parachain-id，以及标识为验证人的validator--之后的是作为普通的中继链节点的配置项，相关参数我们在之前已经有接触这里就不再介绍
运行成功后，你会看到日志中会同时显示中继链和平行链的链高，分别以[Relaychain]和[Parachain]标识。我们可以看到中继链高在不断的增加，而平行链的高度始终为0，这是因为平行链需要在中继链上进行注册。
此外，在日志中我们会看到如下日志：
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这里的genesis state值我们也需要先存下来，后续在注册侧链时会有用到。
好了，相关信息已经准备齐全，我们接下来会在Web UI中完成注册的过程。
注册侧链
如果在远程部署节点，可以通过ssh -L 9944:127.0.0.1:9944 -N -T [your-ip]和ssh -L 9977:127.0.0.1:9977 -N -T [your-ip]分别为alice节点和平行链节点建立Web UI隧道。
我们这里使用默认具有sudo权限的alice节点配置平行链。首先打开https://polkadot.js.org/apps链接，通过左上角的网络选择Local Node：127.0.0.1:9944，其中9944端口为alice开放的Web Socket端口。
接下来，我们点击开发者->撤销菜单按钮，选择registrar::registerPara方法，按如下图所示填入注册参数：
其中ParaId是我们在启动平行链时给定的Id值（目前为200）；Validation Code为我们在运行平行链前预生成的Wasm，点击上传即可；HeadData需要我们填入我们在启动平行链后存下来的Parachain genesis state。
填写完毕后点击最下方的Submit Sudo按钮，等到交易上链后我们回到平行链的日志，可以看到带[Parachain]标识的平行链高度已经开始增长。
至此polkadot的跨链网络就搭建完成了。我们可以通过Network->平行链菜单项查看当前已经注册完成的平行链，由于我们只注册了一条平行链，因此这里只有一条记录：
此外，我们也可以在https://polkadot.js.org/apps用和切换到alice节点同样的方法切换到127.0.0.1:9977(我们之前为平行链节点配置了9977的Web Socket端口)，通过Web UI查看平行链的运行情况。这些就留给大家自行探索啦。
后记
Cumulus目前还处于快速开发期，之前基于部署的Cumulus部署的文档很快会过时，包括polkdot的wiki文档甚至是Cumulus主页的README也无法保证可以成功部署。而Polkadot git仓库也中也会有多个对应cumulus的分支，但也没有官方说明要以哪个为准。关于部署教程，曾经有一个joshy-workshop用来指导大家部署跨链网络，但后来相关链接都已经失效……正因为如此，在很长一段时间里Cumulus对社区的友好性很差。
在四周之前Cumulus发布了第一个版本，Substrate Developer Hub上也推出了相应的substarte-parachain-template和cumulus-workshop，这对我们社区开发者来说无疑是一个福音，而本文也是参考了cumulus-workshop实现的。
接下来我计划会再整理出一些cumulus原理和开发相关的文章，希望能为大家Polkadot跨链开发提供帮助。我们下期再会。