ETH开发实践——批量发送交易

问题起源

在使用同一个地址连续发送交易时,每笔交易往往不可能立即到账, 当前交易还未到账的情况下,下一笔交易无论是通过eth.getTransactionCount()获取nonce值来设置,还是由节点自动从区块中查询,都会获得和前一笔交易同样的nonce值,这时节点就会报错Error: replacement transaction underpriced

交易中的nonce

在构建一笔新的交易时,在交易数据结构中会产生一个nonce值, nonce是当前区块链下,发送者(from地址)发出的交易(成功记录进区块的)总数, 再加上1。例如新构建一笔从A发往B的交易,A地址之前的交易次数为10,那么这笔交易中的nonce则会设置成11, 节点验证通过后则会放入交易池(txPool),并向其他节点广播,该笔交易等待矿工将其打包进新的区块。

那么,如果在先构建并发送了一笔从地址A发出的,nonce为11的交易,在该交易未打包进区块之前, 再次构建一笔从A发出的交易,并将它发送到节点,不管是先通过web3的eth.getTransactionCount(A)获取到的过往的交易数量,还是由节点自行填写nonce, 后面的这笔交易的nonce同样是11, 此时就出现了问题:

  1. 后面的这笔交易手续费给得更高, 那么节点会前面的那笔交易从交易池中剔除,转而放入后面构建的这笔交易
  2. 如果后面的这笔交易给得不够高, 就会被废弃掉, 如果通过web3这样的sdk来向节点发送交易时,会收到错误信息

实际场景中,会有批量从一个地址发送交易的需求,首先这些操作可能也应该是并行的,我们不会等待一笔交易成功写入区块后再发起第二笔交易,那么此时有什么好的解决办法呢?先来看看geth节点中交易池对交易的处理流程

txpool的处理流程

如之前所说,构建一笔交易时如果不手动设置nonce值,geth节点会默认计算发起地址此前最大nonce数(写入区块的才算数),然后将其加上1, 然后将这笔交易放入节点交易池中的pending队列,等到节点将其打包进区块。

构建交易时,nonce值是可以手动设置的,如果当前的nonce本应该设置成11, 但是我手动设置成了13, 在节点收到这笔交易时, 发现pending队列中并没有改地址下nonce为11及12的交易, 就会将这笔nonce为13的交易放入交易池的queued队列中。只有当前面的nonce补齐(nonce为11及12的交易被发现并放入pending队列)之后,才会将它放入pending队列中等待打包。

我们把pending队列中的交易视为可执行的,因为它们可能被矿工打包进最新的区块。 而queue队列因为前面的nonce存在缺失,暂时无法被矿工打包,称为不可执行交易。

解决方案

那么实际开发中,批量从一个地址发送交易时,应该怎么办呢?

方案一:那么在批量从一个地址发送交易时, 可以持久化一个本地的nonce,构建交易时用本地的nonce去累加,逐一填充到后面的交易。(要注意本地的nonce可能会出现偏差,可能需要定期从区块中重新获取nonce,更新至本地)。这个方法也有一定的局限性,适合内部地址(即只有这个服务会使用该地址发送交易)。

说到这里还有个坑,许多人认为通过eth.getTransactionCount(address, "pending"),第二个参数为pending, 就能获得包含本地交易池pending队列的nonce值,但是实际情况并不是这样, 这里的pending只包含待放入打包区块的交易, 假设已写入交易区块的数量为20, 又发送了nonce为21,22,23的交易, 通过上面方法取得nonce可能是21(前面的21,22,23均未放入待打包区块), 也可能是22(前面的21放入待打包区块了,但是22,23还未放入)。

方案二是每次构建交易时,从geth节点的pending队列取到最后一笔可执行交易的nonce, 在此基础上加1,再发送给节点。可以通过txpool.contenttxpool.inspect来获得交易池列表,里面可以看到pending及queue的交易列表。

启动节点时,是可以设置交易池中的每个地址的pending队列的容量上限,queue队列的上容量上限, 以及整个交易池的pending队列和queue队列的容量上限。所以高并发的批量交易中,需要增加节点的交易池容量。

当然,除了扩大交易池,控制发送频率,更要设置合理的交易手续费,eth上交易写入区块的速度取决于手续费及eth网络的拥堵状况,发送每笔交易时,设置合理的矿工费用,避免大量的交易积压在交易池。

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