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：/ s1 v" {* ?9 U- K
txpool的在交易中的位置和作用。
6 o7 G4 ~0 u5 O) k& g- c3 u' Utxpool的功能，核心组成部分queued和pending。
( @# _- H) c! ytxpool如何实现它的功能。
' n9 }  V+ N4 n! V. b( s, X: mtxpool源码的重要关注点。8 C  \& r7 y& A& V

6 [; G0 e* h- x$ S& D! b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。
# Z% v! D- j. c7 G; u+ ?0 jtxpool有4个功能：: d+ d& t' K; u7 c( O1 ~
作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来
4 e! M9 u7 i; y为打包区块服务，合适交易会被打包到区块
& w! b7 \/ N6 }1 n1 @" P) D清理交易" d1 H0 M0 w  A' W* l4 Y4 b
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）
5 Q( d, e) l) e  m2 B( I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。! L- ?# ^1 d8 o
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缓存功能的设计
  u% d; c2 U9 O! Btxpool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。/ I, Z+ J/ Z/ l7 T% ^2 U& R. r
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: _& V5 S( f' D* B8 Y
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。+ f  D$ S6 r$ L* A
为区块打包服务" H: f1 y% d  P
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。  R( g* \- ?) S; y8 t) ]
清理交易
3 j- u$ P3 p$ t( Z9 C3 Wtxpool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：5 ~% ~2 u5 J' v0 Q" q
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
6 ?( p9 y' i; N交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易; ?4 @3 H& Q2 V* @
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用. k! J. \7 X6 Q4 c" F, f
交易的数量超过了queued和pending的缓冲区大小，需要进行清理0 F% J! g0 ?- t4 Z' I& ^
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交易清理主要有3个场景：
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5 l( Q/ Q  g4 M6 stxpool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。) t+ ^7 B, O, F7 G* T; t* i

9 j6 e! k& `- `2 w9 Q. V6 o4 dqueued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。) f  c4 d, f2 |. B  _( \
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: e4 ^" d: a0 _. y惩罚恶意账号. j7 o. Z) {/ G. y
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：! @( B/ b- O9 C# H( A2 Z' m7 R
占用txpool空间) h9 ?* T4 C5 h2 Z0 e, M3 t
浪费节点大量内存和CPU, _% ^% d& n* Z
降低打包性能
+ w$ \5 {6 C" G$ o6 V+ ?
4 `7 V9 |8 J- `7 W  Y**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：6 \$ \' {; {! w$ Y; f8 o/ H8 Q
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。
# v8 d4 G: P6 a$ Squeued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。& O  m6 I4 v0 d; W

* X, j3 H0 r: i- u* E: m6 H, l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。
+ {. Q! {/ K5 P$ G3 E3 p! h: c( m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+。
: {6 a( u, u; Q, }7 g重点关注的源码
; ]! M* a4 k9 v. Vtxpool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。
, q" N( R$ r$ x8 r6 E) yTxPoolConfig：txpool的配置参数
& V5 t1 o. a2 s& M/ N' hchainHeadCh：txpool订阅了新区块事件
9 n! p( `$ O  O, X% ipending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表
3 R1 G$ A, Q- k$ G2 dqueue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表
1 j6 E2 J9 [8 M. N1 H: @9 y& i. [loop：txpool的事件处理函数
- v# w8 E' w5 R/ xaddTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数/ {! b- U7 B9 N$ u- B8 R
promoteExecutables：queued交易移动到pending8 @& W4 v& h' \& u8 Z' n9 r" N/ }1 h
reset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易