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：
' |2 T" C, N- G; y; f8 Rtxpool的在交易中的位置和作用。" K  F6 d. P+ S, u, r' p$ p# L
txpool的功能，核心组成部分queued和pending。
9 H' }; s6 Z( ltxpool如何实现它的功能。
6 K7 H6 h* ]2 [0 H0 f3 p8 X, E$ C4 Ttxpool源码的重要关注点。
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/ Z4 u9 r7 T; Q, L1 ^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。
0 M# V. Z. P- L( L( E  H% [( e; \txpool有4个功能：, r) F1 B( x4 `6 J+ [% ~& \, V
作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来/ B- K: ]* ]) J5 r4 j9 `
为打包区块服务，合适交易会被打包到区块9 W# y0 M+ w; d7 d
清理交易$ g# \2 a1 y% ?" n# L4 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）+ D/ T+ [, M! c- A9 ]
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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缓存功能的设计$ {6 ?- r- Q2 y! L7 {( ^
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 a- ^$ h) D& Z/ v$ E8 V$ K8 j
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。/ X5 {- e/ k4 Y( J
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。: v: ^& l, W' u0 M5 a* X
为区块打包服务* O  K( v+ |5 ~1 i
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。
2 ?/ v. X$ G' I8 N( Q清理交易4 i' s0 T# H4 n0 Y  X
txpool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' f5 A. r: O7 e
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
- H$ N$ j# G5 @4 H0 z  O7 T交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易1 x* A# d7 B, }2 B
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用4 i( ^% W2 V/ C4 ]$ o
交易的数量超过了queued和pending的缓冲区大小，需要进行清理
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/ \9 O9 |7 ?6 ^交易清理主要有3个场景：
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1 \! U1 G) c2 T: ytxpool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。4 @! p2 [! Q4 O4 l6 R

9 U; M7 B6 j+ e1 {( @. k% `: U5 R/ mqueued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。+ v9 b# B; ^6 Y4 E7 B

' N; D! x% _' o5 Z. g- f/ k5 H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 J; n# B; S0 Q
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：
& Q5 J4 i# s5 N8 r; u) `占用txpool空间9 d! N+ f, l, P. p
浪费节点大量内存和CPU
* V1 S# ^) N. O降低打包性能' O1 T' k; f# L$ y
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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：- F/ R( F0 L9 D0 W# @9 K9 H& w
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。+ l, f3 A' J( r7 \5 u8 d* f' H* v; W7 A
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。& i* m% i/ y& Q; k9 x- D4 L0 ?
( w! [% R: w0 L' I0 k: K# q% ]
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。! L5 R: C8 @, _* n, k
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+。
" R* p4 {9 u: y9 W0 f4 T1 g重点关注的源码8 }( L* ^6 H) E& _8 R
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。& J' t$ b2 b- k  W$ N; K
TxPoolConfig：txpool的配置参数" e  Y: e; g  A/ P
chainHeadCh：txpool订阅了新区块事件& s0 L+ f# D, f4 O4 [
pending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表" t3 Y2 R+ e7 a* p
queue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表
0 c+ C( g% P6 B. f/ V5 {7 wloop：txpool的事件处理函数
) A0 @) _& m  e! l6 j6 q* N- k& [addTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数3 M+ i$ f5 S/ S% y' a/ C8 _2 _
promoteExecutables：queued交易移动到pending) z! x+ h2 e7 f1 C/ A" I
reset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易