Hi Guest

More contents, please log on!

Bitmere.com 区块链技术 Content

以太坊源码分析:交易缓冲池txpool

星火车品
42 0 0
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:
txpool的在交易中的位置和作用。
txpool的功能,核心组成部分queued和pending。
txpool如何实现它的功能。
txpool源码的重要关注点。

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。
txpool有4个功能:
作为存放交易的缓冲区,大量交易到来时,先存起来
为打包区块服务,合适交易会被打包到区块
清理交易
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)
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。

缓存功能的设计
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。
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。
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。
为区块打包服务
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。
清理交易
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:
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
交易的GasLimit大于区块的GasLimit,区块容不下交易
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用
交易的数量超过了queued和pending的缓冲区大小,需要进行清理

交易清理主要有3个场景:

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。

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。

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。


惩罚恶意账号
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:
占用txpool空间
浪费节点大量内存和CPU
降低打包性能

**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:
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。
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。

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。
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+。
重点关注的源码
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。
TxPoolConfig:txpool的配置参数
chainHeadCh:txpool订阅了新区块事件
pending:pending的交易,每个账号都有一个交易列表
queue:queued的交易,每个账号都有一个交易列表
loop:txpool的事件处理函数
addTx:添加1条交易的源头,你能找到类似的函数
promoteExecutables:queued交易移动到pending
reset:根据当前区块的最新高度,重置txpool中的交易
BitMere.com is Information release platform,just provides information storage space services.
The opinions expressed are solely those of the author,Does not constitute advice, please treat with caution.
You have to log in before you can reply Login | 立即注册

Points Rules

Write the first review

星火车品 初中生
  • Follow

    0

  • Following

    0

  • Articles

    12

Promoted