区块链就是何交易打交道，我们今天就介绍下，交易处理过程中的一个重要组成部分：txpool。这篇文章主要从功能角度介绍，通过这篇文章会了解：$ J0 ~; k# f" P7 g
txpool的在交易中的位置和作用。
2 [1 Z) @$ `5 Z; W  otxpool的功能，核心组成部分queued和pending。
( z8 b3 W9 n3 i% U- @txpool如何实现它的功能。2 E/ @% _: t/ Y2 D( m* N- |6 O
txpool源码的重要关注点。
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' K$ ^( h1 R; z" F1 I6 x# j以太坊内部有个重要的内部功能是txpool，从字面意思就能看出来，交易池就是存放交易的池子。它在以太坊中的位置如下图，只要有新交易，无论是本节点创建的，还是其他peer节点广播来的，都会先加入到交易池里，在打包区块的时候，就从这个池子里提取，区块产生之后，共识区块，交易上链。
2 }; s3 \+ ]7 ]* J2 ctxpool有4个功能：
5 m0 o) P. V  j/ G. m& s作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来
; l# b( F8 I. ?5 Z/ C; C为打包区块服务，合适交易会被打包到区块. u$ h; U! n; l* K2 N0 Y- q# {8 n) F
清理交易
- n5 N3 \9 n. C2 y7 g" H) s当交易的数量多于缓冲区大小时，过滤/惩罚发送大量交易的账户（攻击者）: L; |& z+ k9 @1 {! Q* @
我们来一张稍微详细点的模块交互图，看txpool怎么实现上面4个功能的。
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) Z; p- {( u8 |; U# _+ Q1 G缓存功能的设计5 b2 M, W, U& j4 I5 Q
txpool中的交易分为queued和pending 2种，其中queued存放未来的、当前无法执行的交易。以太坊使用nonce值决定某个账户的交易顺序，多条交易值nonce值必须连续，如果和过去的交易不连续，则无法执行，我们不妨使用nonce值，标记交易的号码，nonce为10的交易，称为第10号交易。举个例子，当前账户的nonce是10，txpool中有该账户的第100号交易，但txpool中没有第11~99号交易，这些交易的缺失，造成第100号交易无法执行，所以第100号交易就是未来的交易、不可执行的交易，存放在queue中。# K9 l! j" v$ W0 P
pending存放可执行的交易。比如我们把上面的1199号交易补全了，那么11100号交易都可以进入到pending，因为这些交易都是连续的，都可以打包进区块。
. Q7 i5 P1 s7 O) e" u1 [当节点收到交易（本地节点发起的或peer广播来的）时，会先存放到queued，txpool在某些情况下，把queued中可执行的交易，转移到pending中。
0 ~; \; g  B' H9 m2 Z为区块打包服务- ?8 M7 L6 j! V& m" o4 l
这是txpool最核心的功能，worker在打包区块的时候，会获取所有的pending交易，但这些交易还存在txpool中，worker只是读取出来，至于txpool何时删除交易，稍后从txpool清理交易的角度单独在看。7 j1 C& w5 d6 p6 |
清理交易
7 g: f! R5 S* o% j2 s2 u  Qtxpool清理交易有以下几种条件，符合任意以下1条的，都是无效交易，会被从pending或者queued中移除：" W$ k/ r1 L& J. w2 D- P" I
交易的nonce值已经低于账户在当前高度上的nonce值，代表交易已过期，交易已经上链就属于这种情况6 G- F( R+ {: o5 t
交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易# J% _/ T* Y; A3 K
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用
! E* x; |  x8 A8 w' }交易的数量超过了queued和pending的缓冲区大小，需要进行清理9 r4 f( T* |/ P9 P

+ N1 j7 p9 C! i1 Z: @9 L. R交易清理主要有3个场景：
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8 j4 ?0 ~3 X' k) Ktxpool订阅了ChainHeadEvent事件，该事件代表主链上有新区块产生，txpool会根据最新的区块，检查每个账号的交易，有些无效的会被删除，有些由于区块回滚会从pending移动到queued，然后把queued中可执行的交易移动到pending，为下一轮区块打包组号准备。
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queued交易移动到pending被称为“提升”（promote），这个过程中，同样会检查交易，当交易不符合以上条件时，就会被直接从queued中删除。
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& P% F( G1 Z- p7 e删除停留在queued中超过3小时的交易，3小时这个超时时间是可以通过geth的启动参数调整的。txpool记录了某个账户交易进入pending的时间，如果这个时间超过了3小时，代表该账号的交易迟迟不能被主链打包，既然无法被主链接受，就删除掉在queued中本来就无法执行的交易。
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% m% l" i6 b7 g1 o惩罚恶意账号4 e# O8 F3 z. ?: G
这也是txpool很重要的一个属性，可以防止恶意账户以发起大量垃圾交易。防止恶意用户造成：6 Q# j6 k0 l. F! z
占用txpool空间
- U, {# Y$ Y! T/ k浪费节点大量内存和CPU+ p$ x$ {) E% i& ^9 |3 e* }
降低打包性能
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**只有当交易的总数量超过缓冲区大小时，txpool才会认为有恶意账户发起大量交易。**pending和queued缓冲区大小不同，但处理策略类似：
! y0 ~5 L: _* i3 Z: q3 i2 npending的缓冲区容量是4096，当pending的交易数量多于此时，就会运行检查，每个账号的交易数量是否多于16，把这些账号搜集出来，进行循环依次清理，什么意思呢？就是每轮只删除（移动到queued）这些账号的每个账号1条交易，然后看数量是否降下来了，不满足再进行下一轮，直到满足。
. }, _0 A% \1 u: |7 f$ y) _queued的缓冲区容量是1024，超过之后清理策略和pending差不多，但这里可是真删除了。  ^6 R+ \; F1 R7 f

9 F* Y; J1 M0 a6 v# d, O该部分功能未抽象成单独的函数，而是在promoteExecutables()中，就是在每次把queued交易转移到pending后执行的。- }  V! D$ t% `+ f8 l* j* }7 S
本地交易的特权，txpool虽然对交易有诸多限制，但如果交易是本节点的账号发起的，以上数量限制等都对他无效。所以，如果你用本节点账号不停的发送交易，并不会被认为是攻击者，你用txpool.status命令，可以查看到交易的数量，肯定可以大于4096，我曾达到过60000+。
6 ^2 S% c7 d  x重点关注的源码
6 D' O; s9 ^; s; y+ v$ ]txpool的主要设计上面就讲完了，如果你想把txpool的代码阅读一番，我建议你重点关注一下这些函数和变量，按图索骥能就完全掌握txpool的实现。
8 y9 n4 W5 X8 U* S9 dTxPoolConfig：txpool的配置参数+ D" {! L, e5 w" Z- `+ D
chainHeadCh：txpool订阅了新区块事件
  n+ c" n1 a4 b/ |% tpending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表; Z; x1 r+ o4 H8 Q# J: X$ i5 c' e
queue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表6 k6 ~  [( s3 Q
loop：txpool的事件处理函数
+ V' e& g$ h# b2 l! v! b, O5 faddTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数
) f6 s6 c. }+ spromoteExecutables：queued交易移动到pending8 u. O8 j. H; ~* N  }6 G0 K
reset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易