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.content或txpool.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。