兄弟连区块链教程btcpool矿池源码分析核心机制总结及优化思考

　　兄弟连区块链教程btcpool矿池源码分析核心机制总结及优化思考，2018年下半年，区块链行业正逐渐褪去发展之初的浮躁、回归理性，表面上看相关人才需求与身价似乎正在回落。但事实上，正是初期泡沫的渐退，让人们更多的关注点放在了区块链真正的技术之上。

# btcpool矿池-核心机制总结及优化思考

## 核心机制总结

### ①gbtmaker

* 监听Bitcoind ZMQ中BITCOIND_ZMQ_HASHBLOCK消息，一有新块产生，将立即向kafka发送新Gbt

* 另默认每5秒间隔（可从配置文件中指定）主动RPC请求Bitcoind，获取Gbt发送给kafka

* Gbt消息大小约2M，含交易列表

### ②jobmaker

* 同时监听kafka KAFKA_TOPIC_RAWGBT和KAFKA_TOPIC_NMC_AUXBLOCK，以支持混合挖矿

* 接收的Gbt消息，如果与本地时间延迟超过60秒将丢弃，如果延迟超过3秒将打印log

* 可用的Gbt消息，将以gbtTime+isEmptyBlock+height来构造key写入本地Map，另gbtHash也会写入本地队列

* 本地gbtHash队列仅保存最近20条，本地gbtMap中Gbt消息有效期：非空Gbt有效期90秒，空Gbt有效期15秒，过期将清除

* 有效期可从配置文件中指定

* Gbt消息如果高度低于本地Gbt高度，且本地Gbt非空，且与本地时间间隔没超过2倍stratumJobInterval_，Gbt消息将丢弃

* 三种情况下将立即向kafka发送StratumJob：

* 高度大于本地高度（即已发现新块）

* 高度与本地高度相同，但前个Job为空块Job，但新Gbt非空块

* 达到预定的时间间隔20秒（可从配置文件中指定）

### ③sserver

* 接收的job延迟超过60秒将丢弃

* 如果job中prevHash与本地job中prevHash不同，即为已产生新块，job中isClean状态将置为true

* true即要求矿机立即切换job

* 三种情况下将向矿机下发新job：

* 收到新高度的job

* 过去一个job为新高度且为空块job，且最新job为非空块job

* 达到预定的时间间隔30秒

* 最近一次下发job的时间将写入文件（由file_last_notify_time指定）

* 本地job有效期为300秒

* 每10秒拉取一次新用户列表（由list_id_api_url指定），用户写入本地map中

* sserver最大可用SessionId数为16777214

* btcpool支持BtcAgent扩展协议和Stratum协议，使用magic_number（0x7F）区分

* 处理Stratum协议：

* suggest_target与suggest_difficulty等价，用于设置初始挖矿难度，需在subscribe之前请求

* 使用sessionID作为extraNonce1_以确保矿机任务不重复

* authorize之前有15秒读超时，authorize之后有10分钟读超时，10分钟无提交将断开连接

* 初始难度为16384，或从suggest_difficulty指定，下次将一次调整到位保持10s提交share

* 每个session会维护一个localJobs_队列，队列长度为10条

* share被拒绝的几种情况：

* JOB_NOT_FOUND，localJobs_队列中该job已被挤出

* DUPLICATE_SHARE，share已提交过，已提交的share会计入submitShares_

* JOB_NOT_FOUND，jobRepository_中job不存在，即job已过期（300秒过期时间）

* JOB_NOT_FOUND，jobRepository_中job状态为Stale，即job是旧的非新job

* TIME_TOO_OLD，share中提交的nTime小于job规定的minTime

* TIME_TOO_OLD，share中提交的nTime比当前时间大10分钟

* LOW_DIFFICULTY，share中提交的hash不满足难度目标

* 处理BtcAgent扩展协议：

* Agent下矿机默认难度也为16384

* 使用Agent sessionID作为extraNonce2_前半部分，以确保Agent下矿机任务不重复

* 矿池下发新任务时，如session为BtcAgent，将为Agent下所有矿机计算难度

* 如难度发生变更，将按难度不同，分别构造多条CMD_MINING_SET_DIFF指令一并下发处理

### ④blkmaker

* blkmaker可以连多个bitcoind节点

* blkmaker监听和接收4类消息：RAWGBT、STRATUM_JOB、SOLVED_SHARE和NMC_SOLVED_SHARE

* 监听RAWGBT目的为获取gbtHash/交易列表，用于构建Block，gbtHash和vtxs写入rawGbtMap_

* rawGbtMap_保存最近100条gbtHash/vtxs对

* 监听STRATUM_JOB目的为获取jobId_/gbtHash，jobId_和gbtHash写入jobId2GbtHash_

* jobId2GbtHash_保存最近120条jobId_/gbtHash对

* 监听SOLVED_SHARE目的为获取BlockHeader和coinbaseTx

* BlockHeader+coinbaseTx+vtxs构造Block

* 构造好的Block会提交连接的所有bitcoind节点

* 构造好的Block入库，入库字段包括：

* puid、worker_id、worker_full_name、job_id、height、hash

* rewards（即coinbaseValue）、size（即blksize）、prev_hash、bits、version、created_at

* created_at为入库时间非爆块时间

### ⑤sharelogger

* 接收SHARE_LOG，写入shares_，每2秒写入文件（路径由data_dir指定）

* 每天一个新文件，文件名形如：sharelog-2016-07-12.bin

* 最多维护最近3天的文件句柄

### ⑥slparser

* 支持三种功能：

* 指定Date和UID，将打印指定日期指定用户的share信息到stdout

* UID=0时，将打印指定日期所有用户的share信息

* 指定Date但未指定UID，读取指定日期sharelog，统计数据并写入数据库

* 按Worker、user、pool三个维度统计:Accept1h、Accept1d、score1h、score1d、Reject1h、Reject1d

* 数据库仅保留最近3个月统计数据

* 如果Date和UID均未指定，将监听文件变化，读取share并统计数据，每15秒写入数据库

* 同时启动Httpd服务，开放ServerStatus和WorkerStatus

### ⑦statshttpd

* 监听并接收SHARE_LOG，按Worker、user、pool统计acceptCount_、acceptShareSec_、rejectShareMin_

* 同时统计totalWorkerCount_和totalUserCount_

* 延时超过1小时的SHARE_LOG将被忽略

* 每15s写入数据库（可由flush_db_interval指定），每30分钟清理过期Worker

* 如果Worker超过1小时未提交share，将被置为过期状态

* 计算每个Worker的accept1m_、accept5m_、accept15m_、reject15m_、accept1h_、reject1h_

* 以及acceptCount_、lastShareIP_、lastShareTime_

* DROP并CREATE数据表mining_workers_tmp，Worker统计数据批量写入mining_workers_tmp

* mining_workers_tmp数据写入数据表mining_workers

* 监听并接收COMMON_EVENTS，获取workerName和minerAgent，更新数据表mining_workers

* 启动Httpd服务，开放ServerStatus和WorkerStatus

### ⑧poolwatcher

* 监听StratumJob，更新poolStratumJob_，用于和第三方矿池比对

* 作为client连接第三方矿池，如收到挖矿任务，仅当接收的job高度=本地矿池job高度+1时，将构造EmptyGBT

* 如下几种情况将丢弃从第三方矿池接收的job：

* job高度与本地矿池job高度相同

* job高度不等于本地矿池job高度+1，高度跳跃太大

* nBits与本地矿池job nBits不同

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