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：
9 @1 @: J1 h" }) @* ~9 Ktxpool的在交易中的位置和作用。
5 M! `/ @& u5 o6 ]! l* ?6 ztxpool的功能，核心组成部分queued和pending。8 c; r3 ^5 `6 ~! Z
txpool如何实现它的功能。
2 k/ A& W( ?1 }+ P" p3 Ptxpool源码的重要关注点。
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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。
6 Y; {3 V, R' a1 a5 s* [' Stxpool有4个功能：* t& K1 Q# G/ ]. r7 q9 K9 y! q
作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来
2 }0 g" i! _# E& V为打包区块服务，合适交易会被打包到区块
: t9 I% ^; U: J. X! I. S清理交易
2 o/ Q$ Z9 k; T/ F. i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）
! g3 f# h( }' i) p9 o; X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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7 O$ J; }4 ?1 t+ a( x缓存功能的设计" p0 o  z" I, ]7 c
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。! w! x, o" F4 I$ f. Z
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。
) h$ V. Y6 t; b- _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。
& w* B, ?! A2 b0 a为区块打包服务# D" F7 G, {/ `, _) _7 q- ]
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。" o# E& z) M2 ^- z- R7 l/ x, a
清理交易; i  N$ t7 o3 ]
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：' g' V. I- J. A1 l" 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
. P# I3 o0 _5 y0 T. M交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易& C* ]" [. K2 z
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用( Z2 d" u- t( |/ Y9 j6 b; W* V& _
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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; l, V0 m% L: h$ Q. z* }交易清理主要有3个场景：# |5 v8 ^' @+ L# H8 A: Z/ i
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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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$ _0 u6 i" B' W6 q: z9 t4 ^, jqueued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。- U' p  n% Y7 H8 V: R4 v& X

3 Y- \5 k6 w. O, \: |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 Q8 t  U; F" u$ M. ]" M. H

( v6 U2 {, r6 s( }- E* i% `! j. |- ]
惩罚恶意账号
  s/ l" e* O3 `6 g) o  n) q! n, 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：
. c/ F, T9 ^" r占用txpool空间9 p& W6 ~. f) M
浪费节点大量内存和CPU9 V; a9 E4 \0 Z5 H9 d
降低打包性能% Z9 r- o% a* g5 z

' b; w" l4 m4 A/ E**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：' Y  ]9 x5 Z# _/ l* Y
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。: s! `, s- L# W  t4 S) Q- j- f. x
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。
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+ O* T1 p8 _# F6 V: ~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。# |! ~% ?$ o$ n& I, 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+。
% U! X* f2 ~6 z$ }7 E$ e% ~重点关注的源码
) L7 U" w% p6 k% c: }; G6 btxpool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。! D* c2 [' e4 y5 K9 A4 |* [9 U
TxPoolConfig：txpool的配置参数  b1 k" {6 I- u+ h
chainHeadCh：txpool订阅了新区块事件) s3 Z6 X$ O7 D
pending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表7 ^7 A# q  j  u3 q! u. S
queue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表
$ l- z  E9 `' t8 Y4 C- ^5 w1 Lloop：txpool的事件处理函数
9 j  c% X6 t0 v' c  S: `9 W0 i! P$ ]addTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数
7 n( N! T% k8 PpromoteExecutables：queued交易移动到pending
0 P# n( [7 _; C7 i3 O, h/ Z) a8 mreset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易