以太坊挖矿架构设计

以太坊挖矿架构设计

在以太坊geth项目中，所有的挖矿逻辑都在miner包中以太坊挖矿模块，只用了3个文件来明确定义挖矿逻辑。 在上一篇文章中以太坊挖矿模块，我们可以看到挖矿只有几个主要环节。 但是如何协商各个环节的处理取决于架构设计。 在本文中，我将首先向您解释以太坊关于挖矿的架构设计。

上图是以太坊Miner包中挖矿的核心结构。 只有Miner对象是对外开放的，任何挖矿操作都是通过Miner对象进行的。 实际的挖矿细节都在worker实例中实现，关键核心数据存储在环境中。

外部只需要调用Start和Stop就可以开始和停止挖矿。 当然你也可以修改一些挖矿参数，比如区块头中可自定义的数据Extra，随时调用SetEtherebase修改矿工地址coinbase。

这一切的核心都在工人身上，这是一个工作经理。 订阅了三个区块链事件，分别监听新区块事件chainHeadeCh、新分叉链事件chainSideCh和新交易事件txCh。 并定义了一系列内部信号，如newWork信号、任务信号等，根据信号执行不同的任务，在各种信号的综合作用下协同工作。

创建worker时会在worker中开启4个goroutine分别监听不同的信号。

第一个是 mainLoop，它会监听 newWork、tx、chainSide 信号。 newWork 表示将开采下一个新区块。

这个信号是在需要重新挖矿的时候发出的，这个信号来自于newWorkLoop。 当收到 newWork 信号时，矿工将立即以当前区块作为父区块来挖掘下一个区块。

当从交易池接收到 tx 信号时，如果这些交易已经在挖矿，则可以忽略这些交易。 因为交易也会被矿工主动从交易池中拿走。 如果还没有开始挖矿，有机会临时提交交易更新状态。

同理，当区块链发送一个找零（新块），而当前挖矿区块只有几个叔块时，此时允许不处理交易，直接添加这个叔块，提交当前立即开采区块。

newWorkLoop负责根据不同情况决定是终止当前工作还是开始新的区块挖矿。 在以下情况下，当前工作将被终止，并开始新的区块挖掘。

收到开始信号，表示需要开始挖矿。 收到chainHeadCh的新块信号，说明有新块出现。 你正在处理的交易或区块高度极有可能重复，你需要立即停止当前工作，开始新一轮的挖矿。 默认情况下，timer 定时器每三秒检查一次是否有新的事务需要处理。 如果有，则需要重启挖矿。 为了先将加高的交易打包进区块。

newWorkLoop中还有一个辅助信号resubmitAdjustCh和resubmitIntervalCh。 运行外部修改的定时器定时器的时钟。 resubmitAdjustCh 根据历史情况重新计算一个合理的区间。 而resubmitIntervalCh允许外部通过Miner实例方法SetRecommitInterval实时修改间隔时间。

上面是控制什么时候挖矿，taskLoop和resultLoop是不一样的。 taskLoop 是监控任务。 任务是指包含新区块内容的任务，即新区块可以用于PoW计算。 一旦接收到新的任务，它会立即计算该任务的PoW工作量，以找到满足要求的Nonce。 一旦计算完成，将任务和计算结果作为结果数据通知给resultLoop。 区块的最终工作是由resultLoop完成的，就是将计算结构和区块的基础数据组合成一个符合共识算法的区块。 完成区块的最终数据存储和网络广播。

同时，挖矿时环境中记录了当前挖矿工作的过程信息，打包区块时只需要从当前环境中获取实时数据或快照数据即可。

在goroutine下使用channel作为信号，以太坊矿工完成从激活挖矿到最终挖矿成功的整个逻辑。 以上讲解不涉及细节，只是为了让大家对挖矿有一个整体的认识。 为后续链接的详细讲解做准备。