死磕以太坊源码分析之区块和交易广播
死磕以太坊源码分析之区块和交易广播
ProtocolManager
,从字面上看是协议管理器,负责着p2p
通信协议的管理。它连接了p2p
的逻辑层peer
与顶层peer
之间的调用,从顶层将协议传递至逻辑层,再从逻辑层得到message
传递到顶层。
fastSync
规定了同步的模式 ;acceptTxs
是节点是否接受交易的阀门,只有当pm.acceptTxs == 1
时,节点才会接受交易。这个操作只会在同步结束后再开始,即同步的时候节点是不会接受交易的;SubProtocols
中是以太坊的通讯协议,通常只有一个值,即eth63
。downloader
是一个下载器,用于主动从远程节点中获取hashes
和blocks
。fetcher
则被动的收集网络其他以太坊节点发过来的同步通知,进行验证,并做出相应的处理。ProtocolManager.Start()
启动了四条go
程,分别是交易订阅广播协程(txBroadcastLoop
)、挖矿订阅协程(minedBroadcastLoop
)、节点定期同步协程(syncer
)和交易同步协程(txsyncLoop)
txBroadcastLoop()
会在txCh
通道的收端持续等待,一旦接收到有关新交易的事件,会立即调用BroadcastTx()
函数广播给那些尚无该交易对象的相邻个体。minedBroadcastLoop()
持续等待本节点的新挖掘出区块事件,然后立即广播给需要的相邻个体。当不再订阅新挖掘区块事件时,这个函数才会结束等待并返回。minedBroadcastLoop()
监听到新区块事件后,把新区块和区块hash
分别广播出去;CurrentBlock
广播出去,此时广播的是区块hash
;txBlockcastLoop()
监听到区块池的新增交易事件时会广播交易;广播区块的入口在pm.minedBroadcastLoop()
,进入到BroadcastBlock
,这里的参数为bool
值,如果传入的为true,则将区块block和总难度td发送给一部分节点,节点数为根号n;如果传入的为false,则将区块的hash发送给所有的节点。需要注意的是两个广播函数都执行。
进入到true
分支:代表只传播区块给一部分节点
①:首先计算一个临时的TD
if parent := pm.blockchain.GetBlock(block.ParentHash(), block.NumberU64()-1); parent != nil {
td = new(big.Int).Add(block.Difficulty(), pm.blockchain.GetTd(block.ParentHash(), block.NumberU64()-1))
}
②:发送块到peers的子集
对节点数进行开方,16开方得4,然后取前4个节点。
transferLen := int(math.Sqrt(float64(len(peers))))
if transferLen < minBroadcastPeers {
transferLen = minBroadcastPeers
}
if transferLen > len(peers) {
transferLen = len(peers)
}
transfer := peers[:transferLen]
for _, peer := range transfer {
peer.AsyncSendNewBlock(block, td) // 块传播
}
执行完之后直接return出去,再次执行此函数,此时不会走ture分支,直接判断判断本地是否有区块,如果有则发送区区块哈希给剩下的节点,如果没有,则不做发送哈希的操作。
如果本地存在这个要广播的区块(很可能就是出块节点,或者接受块的节点已经插入到区块链中),那就还要像其他没有被广播到区块的节点发送区块哈希。
如果本地不存在这个要广播的区块哈希(应该是还没接收到区块或者区块哈希的节点),那它只要向它的节点列表里发送区块即可。
接下来就是重点分析AsyncSendNewBlock
和AsyncSendNewBlockHash
两个函数了。
发送块到需要广播的节点的广播队列中
select {
case p.queuedProps <- &propEvent{block: block, td: td}:
p.knownBlocks.Add(block.Hash())
for p.knownBlocks.Cardinality() >= maxKnownBlocks {
p.knownBlocks.Pop()
}
这里的queuedProps
是用来存放要广播的块的队列,同时,要把广播的块标记为已知,还不能超过1024(maxKnownBlocks)个。超过就会弹出队列第一个propEvent()
。接下来就是处理队列中的块了。
在eth/peer.go
中,有个专门处理广播的循环brodcast
func (p *peer) broadcast() {
for {
select {
case txs := <-p.queuedTxs:
if err := p.SendTransactions(txs); err != nil {
return
}
p.Log().Trace("Broadcast transactions", "count", len(txs))
case prop := <-p.queuedProps:
if err := p.SendNewBlock(prop.block, prop.td); err != nil {
return
}
p.Log().Trace("Propagated block", "number", prop.block.Number(), "hash", prop.block.Hash(), "td", prop.td)
case block := <-p.queuedAnns:
if err := p.SendNewBlockHashes([]common.Hash{block.Hash()}, []uint64{block.NumberU64()}); err != nil {
return
}
p.Log().Trace("Announced block", "number", block.Number(), "hash", block.Hash())
case <-p.term:
return
}
}
}
广播新块到远程节点
p.SendNewBlock(prop.block, prop.td);
远程节点收到块后同样也会标记哈希存入队列,并且不会超过最大,同时发送一个NewBlockMsg
,msgcode
为0x07
,同时数据会被RLP编码。
p.knownBlocks.Add(block.Hash())
for p.knownBlocks.Cardinality() >= maxKnownBlocks {
p.knownBlocks.Pop()
}
return p2p.Send(p.rw, NewBlockMsg, []interface{}{block, td})
func Send(w MsgWriter, msgcode uint64, data interface{}) error {
size, r, err := rlp.EncodeToReader(data)
if err != nil {
return err
}
return w.WriteMsg(Msg{Code: msgcode, Size: uint32(size), Payload: r})
}
到此广播区块的过程结束,交由远程节点去处理NewBlockMsg
消息。
广播哈希的过程跟广播区块的过程非常的类似,最终是由远程节点去处理NewBlockHashesMsg
消息。
广播区块的过程完毕之后,会直接进入下一个阶段,调用fetcher
模块去同步这些广播的区块,接下的文章会讲到。
广播交易的入口在pm.txBroadcastLoop()
,直接进入到pm.BroadcastTxs(event.Txs)
,大概做了以下几件事:
①:将交易广播给一批没有这个交易的节点
for _, tx := range txs {
peers := pm.peers.PeersWithoutTx(tx.Hash())
for _, peer := range peers {
txset[peer] = append(txset[peer], tx)
}
log.Trace("Broadcast transaction", "hash", tx.Hash(), "recipients", len(peers))
}
②:异步发送交易给这些节点
for peer, txs := range txset {
peer.AsyncSendTransactions(txs)
}
接着进入到AsyncSendTransactions
:
将所有交易标记为已知交易,同时还要保证没有超过最大的已知交易(32768笔)
case p.queuedTxs <- txs:
for _, tx := range txs {
p.knownTxs.Add(tx.Hash())
}
for p.knownTxs.Cardinality() >= maxKnownTxs {
p.knownTxs.Pop()
}
case txs := <-p.queuedTxs:
if err := p.SendTransactions(txs); err != nil {
return
}
func (p *peer) SendTransactions(txs types.Transactions) error {
...
return p2p.Send(p.rw, TxMsg, txs)
}
发送交易最终会发送一个TxMsg
消息,接收到这个消息的节点会通过pm.txpool.AddRemotes(txs)
处理交易。
handleMsg
从对方连接中读取消息,根据消息码的不同进行处理,从而将广播和同步之间来回的消息进行处理。
func (pm *ProtocolManager) handleMsg(p *peer) error {
msg, err := p.rw.ReadMsg()
if err != nil {
return err
}
if msg.Size > ProtocolMaxMsgSize {
return errResp(ErrMsgTooLarge, "%v > %v", msg.Size, ProtocolMaxMsgSize)
}
defer msg.Discard()
switch {
case msg.Code == StatusMsg: ......
case msg.Code == GetBlockHeadersMsg: ......
case msg.Code == BlockHeadersMsg: ......
case msg.Code == GetBlockBodiesMsg: ......
case msg.Code == BlockBodiesMsg: ......
case p.version >= eth63 && msg.Code == GetNodeDataMsg: ......
case p.version >= eth63 && msg.Code == NodeDataMsg: ......
case p.version >= eth63 && msg.Code == GetReceiptsMsg: ......
case p.version >= eth63 && msg.Code == ReceiptsMsg: ......
case msg.Code == NewBlockHashesMsg: ......
case msg.Code == NewBlockMsg: ......
case msg.Code == TxMsg: ......
default: return errResp(ErrInvalidMsgCode, "%v", msg.Code)
}
return nil
}
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