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：
5 u3 s* ~+ q. D  ]. Mtxpool的在交易中的位置和作用。4 l* F9 ^" [' c( r# r3 ^
txpool的功能，核心组成部分queued和pending。
+ @8 z. e' G3 c# ftxpool如何实现它的功能。% W% j+ v0 e4 h/ n" ~7 o$ w# M
txpool源码的重要关注点。2 |+ z" o1 F1 f7 I. Q0 Z" |4 @2 d
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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。
) u  a. S6 X7 y* l4 J# {: P4 X5 Btxpool有4个功能：
3 U: `. c: P) r' ^$ m1 A, ]作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来
' I, j  F5 S5 Q* z: y% [为打包区块服务，合适交易会被打包到区块
! _/ P, A9 E% x) I清理交易
# F4 C2 q7 A+ v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）/ T! a' Y. l* G4 w
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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8 z2 C9 w& Y6 s; f. n缓存功能的设计
; p0 ^0 F, e! p' x. c* s1 Y/ ptxpool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。
2 K& j% {6 N: Z# c4 _2 |* Y/ _7 f# _8 Y$ |) Gpending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。
( h: ~+ F$ ^( t) B9 q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。6 Z7 a# {$ Y! l. S4 L
为区块打包服务
: u" E/ F9 ~# T% `. D3 v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。
& w) ~/ f0 \' I) N清理交易
+ q' `" W: m: w  K6 e) W3 ltxpool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：
; m; L- `1 x! \( m/ k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1 x7 W: J' Z  p$ ?1 n# g
交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易5 s& M3 G3 @" t" J. C
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用+ q- B: b9 _: _0 X* i5 g# T) M
交易的数量超过了queued和pending的缓冲区大小，需要进行清理: T% X/ L1 B6 G7 B3 h2 E

+ J9 {/ U" t, @3 ]交易清理主要有3个场景：) T: l) \! w- a/ F  M) S6 E
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txpool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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6 i0 ^$ y: o9 I1 x1 |$ ]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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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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惩罚恶意账号
4 w5 U" B3 z5 B# D/ \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：& {) [0 m; h9 ?! v
占用txpool空间1 _( I. o+ ?: C8 k3 E
浪费节点大量内存和CPU
' R0 l" d8 W7 k1 j, F" B0 X降低打包性能8 b) s$ x( b* S

" {9 A) s/ P, G* I( ]: i2 x% l**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：( U6 K- @' `* t: j2 }
pending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。7 u9 X' _; t8 ~) Q: ]
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 B- j+ G) F: U& _1 y* d+ m
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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。
9 Q& }# V! A; E1 x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+。' O: \/ l' g! ~3 }: l. w9 |
重点关注的源码( E5 ]$ i" C& y
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 [. @' U4 l; p& k# t* j% N
TxPoolConfig：txpool的配置参数: t; w2 `5 B/ Y4 G* g$ b, o
chainHeadCh：txpool订阅了新区块事件
1 \% e6 X7 A* A8 j- P2 ypending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表
: ]8 A) Y2 |  w+ Uqueue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表
) a& V( n" p% R' `loop：txpool的事件处理函数
$ @0 D6 H3 z. f- ~$ H7 UaddTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数
; _8 j* `5 B7 O$ D5 kpromoteExecutables：queued交易移动到pending& E2 U. P5 s' w# t* P
reset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易