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：
7 W9 n4 p2 R9 G8 Y* @% o- }* @0 Rtxpool的在交易中的位置和作用。
+ h$ l* ]2 ~  Z) z4 ~$ stxpool的功能，核心组成部分queued和pending。
6 t  ^( s7 _1 N3 p4 j+ N: E' `8 atxpool如何实现它的功能。
4 A  ~2 S7 O7 q6 e2 M3 [+ xtxpool源码的重要关注点。
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' B3 Y& R" V& Q/ m) t2 I' q. E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。% M8 H, c+ z2 R3 P9 o& X
txpool有4个功能：
2 L0 c- _$ n7 N5 C$ l作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来, c% u4 k6 `' j; k
为打包区块服务，合适交易会被打包到区块
4 W) d1 ~8 p! r2 d6 i  X$ E# v清理交易
/ R( M0 F  p9 R5 w; P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）9 [$ ?0 `: i+ a' x, T0 Y
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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# |- H5 ?5 b2 ?3 _# u缓存功能的设计
. S2 i- Q6 [1 ]0 n7 G- C: ]1 ]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。7 F( f- u, s% ~: h
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。' h3 K; Q2 J  b( F  M7 M, L( r
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。
1 h/ M6 P8 M. a( Z为区块打包服务" W4 O. o9 ^& }( H/ _
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。
% A; R% Q) B- M/ i# H# c清理交易
: f% ^7 n- ~! c0 p. r6 W" M$ Ktxpool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：
$ J0 g, w, @4 R, _* W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5 }" P/ A  X8 Q4 _4 x" c& d. f$ ^
交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易9 }  q- ~# b, M9 y/ n
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用
- r$ ~/ L0 F( u4 C. b# n% j交易的数量超过了queued和pending的缓冲区大小，需要进行清理# @0 _) n+ t8 }, e% X
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交易清理主要有3个场景：2 l% `# ]8 I8 K! T

: H( b7 S3 N# T. E2 ntxpool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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* p* N: p3 ?% m2 L1 Y2 T5 rqueued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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+ |  S% X* S. ]" @! ?) R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。1 l9 D2 C& c% ~. I% K9 U
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2 ?/ p/ O* C! [2 a惩罚恶意账号  l; h* N6 ^( ?! s( z
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：- P6 n) c9 Z* L& b8 _
占用txpool空间. i. H4 X$ A9 V' n
浪费节点大量内存和CPU
2 K; x, T0 }4 D9 }降低打包性能
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+ V7 ^5 ?% {9 ?5 ]9 ]- {: T**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：
  H8 V: x: R/ l" Q+ C2 e5 \) b6 mpending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。: Q- m: z& ]; [, c5 `. U3 n6 _
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 x6 ~- z9 @3 d3 T+ H
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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。: r, `6 z  h, j, H, b
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+。. C. q8 ~4 q) k! g( V9 K
重点关注的源码" o/ \0 c/ m( v( k0 u+ i
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。- I2 _  b4 R! Y9 q( t' T( R' x: ^4 L
TxPoolConfig：txpool的配置参数" |# |$ ]2 X% E+ z# `' x+ f
chainHeadCh：txpool订阅了新区块事件
; F3 s- |/ g: N: Apending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表2 E9 I# l5 [) E5 n
queue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表
3 Z4 f; ?; v' Floop：txpool的事件处理函数
4 m# J. Q' _7 N6 ?2 d8 maddTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数! Z* P  B! O6 J7 B8 w* j( m
promoteExecutables：queued交易移动到pending& j; [2 S* u$ {5 D+ M# Q! J2 L9 C
reset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易