以太坊工作原理之txpool詳解

2022-01-24 06:03:43 字數 2343 閱讀 5725

交易池txpool作為區塊鏈系統的重要組成部分,對系統的安全性和穩定性具有重要作用。功能可歸納為:交易快取、交易驗證和交易過濾。

txpool主要包含兩個重要的緩衝區:pending和queue。交易在進行打包驗證和p2p廣播前,首先要通過txpool來進行層層驗證,驗證過的交易會被換存在pending和queue中,等待進一步處理。

圖1: peding和queue緩衝區

其中,換存在pending中的交易可被立即處理並打包,queue中的交易是nonce-gap交易,當nonce-gap消除後,會被遷移到pending快取中。

交易池在符合條件下,會處理以下事件:

啟動收到新塊~

圖2: 緩衝區狀態重置

啟動時,從本地獲取當前區塊狀態,設定pending和queue緩衝,設定txpool狀態db;收到合法塊的時候,重置交易池狀態到新塊root,調整pending和queue緩衝區以對應新的區塊高度。

注:eth按照td最大作為最長鏈,在交易池重置狀態時需要計算old鏈與new鏈中交易的差集,並重新進行廣播,重新打包。

p2p網路

本地節點

圖3: 交易入池和檢查

餘額

nonce

交易gas

簽名交易大小

交易value,等等

圖4: 交易公升級和降級

pending和queue兩個緩衝區的交易是動態調整的,比如當由於刪除了某筆交易造成較大nonce從可執行狀態變為不可執行狀態,會導致pending中的交易遷移到queue中;當由於新新增交易消除了queue中nonce-gap交易時,queue中快取的部分交易會遷移到pending中,變為可執行狀態。

在txpool中,緩衝區不是無限的,受限於硬體裝置以及出於安全性考慮,pending和queue所容納的交易量通過一組引數/閾值進行限制:accountslotsglobalslotsaccountqueueglobalqueue。 其中,前兩個與pending緩衝區有關,後兩個用來限制queue緩衝區大小。

緩衝區溢位(交易超過閾值)的三種情況:

all溢位, count(all) > globalslots + globalqueue

pending溢位, count(pending) > globalslots

queue溢位, count(queue) > globalqueue

第一種情況起因一般是有新的交易入池,後兩種情況起因除了新交易入池外,還有可能是刪除交易或交易替換引起的兩者之間的動態調整。

對應的處理策略:

all溢位。新交易如果是unpriced,拒絕;否則刪除舊交易,插入新交易

pending溢位。建立乙個關於賬戶交易數的優先佇列,對超過交易數限額accountslots的賬戶進行懲罰,按照圖5所示策略剔除交易,降低交易池負載

queue溢位。刪除滯留在queue中最舊的交易。

圖5. pending溢位交易剔除策略

說明:首先,建立乙個超限額賬戶的優先佇列;取出交易最多的兩個賬戶(藍色和紅色),從交易最多的賬戶開始刪除交易,直到與紅色相等,如果pending仍溢位,從優先佇列中取出下乙個賬戶(紫色),重複前面的過程。

最後,如果優先隊列為空,pending仍溢位,那麼按照賬戶的取出順序,每次刪除一筆交易,直到pending內交易量小於globalslots閾值。

超時過濾

gas最大過濾,gaslimit

gasprice過濾

local白名單

local交易會被登記入pool.locals,類似乙個白名單,新增交易的時候不對gasprice進行檢查。緩衝區執行交易剔除相關策略時,不刪除在pools.locals中登記賬戶的交易

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