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区块链教程btcpool矿池源码分析StratumServer模块解析

原创 区块链 作者:兄弟连区块链入门教程 时间:2018-10-15 15:39:05 0 删除 编辑

核心机制总结

  • 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:

    • 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

    • 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

StratumServer命令使用

sserver -c sserver.cfg -l log_dir
#-c指定sserver配置文件
#-l指定日志目录

sserver.cfg配置文件

//是否使用testnet
testnet = true;
//kafka集群
kafka = {
brokers = "1.1.1.1:9092,2.2.2.2:9092,3.3.3.3:9092";
};
//sserver配置
sserver = {
//IP和端口
ip = "0.0.0.0";
port = 3333;
//server id,全局唯一,取值范围[1, 255]
id = 1;
//最近一次挖矿通知时间写入文件,用于监控
file_last_notify_time = "/work/xxx/sserver_lastnotifytime.txt";
//如果启用模拟器,所有share均被接受,用于测试
enable_simulator = false;
//如果启用,所有share都将成块并被提交,用于测试
enable_submit_invalid_block = false;
//两次share提交的间隔时间
share_avg_seconds = 10;
};
users = {
//用户列表api
list_id_api_url = "example.com/get_user_id_list";
};

SOLVED_SHARE消息

if (isSubmitInvalidBlock_ == true || bnBlockHash <= bnNetworkTarget) {
    //
    // build found block
    //
    FoundBlock foundBlock;
    foundBlock.jobId_ = share.jobId_;
    foundBlock.workerId_ = share.workerHashId_;
    foundBlock.userId_ = share.userId_;
    foundBlock.height_ = sjob->height_;
    memcpy(foundBlock.header80_, (const uint8_t *)&header, sizeof(CBlockHeader));
    snprintf(foundBlock.workerFullName_, sizeof(foundBlock.workerFullName_),
        "%s", workFullName.c_str());
    // send
    sendSolvedShare2Kafka(&foundBlock, coinbaseBin);
    // mark jobs as stale
    jobRepository_->markAllJobsAsStale();
    LOG(INFO) << ">>>> found a new block: " << blkHash.ToString()
    << ", jobId: " << share.jobId_ << ", userId: " << share.userId_
    << ", by: " << workFullName << " <<<<";
}

计算挖矿难度

//构造函数
//kMinDiff_为最小难度,static const uint64 kMinDiff_ = 64;
//kMaxDiff_为最大难度,static const uint64 kMaxDiff_ = 4611686018427387904ull;
//kDefaultDiff_为默认初始难度,static const uint64 kDefaultDiff_ = 16384;
//kDiffWindow_为N个share的时间窗口,static const time_t kDiffWindow_ = 900;
//kRecordSeconds_为1个share的时间,static const time_t kRecordSeconds_ = 10;
//sharesNum_和shares_初始值均为90
DiffController(const int32_t shareAvgSeconds) :
    startTime_(0),
    minDiff_(kMinDiff_), curDiff_(kDefaultDiff_), curHashRateLevel_(0),
    sharesNum_(kDiffWindow_/kRecordSeconds_), /* every N seconds as a record */
    shares_ (kDiffWindow_/kRecordSeconds_)
{
    if (shareAvgSeconds >= 1 && shareAvgSeconds <= 60) {
        shareAvgSeconds_ = shareAvgSeconds;
    } else {
        shareAvgSeconds_ = 8;
    }
}
//代码btcpool/src/StratumSession.h
//计算挖矿难度
//不低于最小难度64
uint64 DiffController::calcCurDiff() {
uint64 diff = _calcCurDiff();
if (diff < minDiff_) {
diff = minDiff_;
}
return diff;
}
uint64 DiffController::_calcCurDiff() {
const time_t now = time(nullptr);
const int64 k = now / kRecordSeconds_;
const double sharesCount = (double)sharesNum_.sum(k);
if (startTime_ == 0) { // first time, we set the start time
startTime_ = time(nullptr);
}
const double kRateHigh = 1.40;
const double kRateLow = 0.40;
//时间窗口(900秒)内预期的share数
double expectedCount = round(kDiffWindow_ / (double)shareAvgSeconds_);
//return now >= startTime_ + kDiffWindow_;
if (isFullWindow(now)) { /* have a full window now */
// big miner have big expected share count to make it looks more smooth.
expectedCount *= minerCoefficient(now, k);
}
if (expectedCount > kDiffWindow_) {
//最多1秒提交1个,预期share数最大为900
expectedCount = kDiffWindow_; // one second per share is enough
}
// this is for very low hashrate miner, eg. USB miners
// should received at least one share every 60 seconds
//非完整时间窗口、且时间已超过60s、提交的share数小于(60秒1个)、当前难度大于或等于2倍最小难度
//此时降低难度为之前1/2
if (!isFullWindow(now) && now >= startTime_ + 60 &&
sharesCount <= (int32_t)((now - startTime_)/60.0) &&
curDiff_ >= minDiff_*2) {
setCurDiff(curDiff_ / 2);
sharesNum_.mapMultiply(2.0);
return curDiff_;
}
// too fast
//如果提交share数超过预期数的1.4倍时
if (sharesCount > expectedCount * kRateHigh) {
//如果share数大于预期share数,且当前难度<最大难度时,提升难度为原来2倍
while (sharesNum_.sum(k) > expectedCount &&
curDiff_ < kMaxDiff_) {
setCurDiff(curDiff_ * 2);
sharesNum_.mapDivide(2.0); //share数/2
}
return curDiff_;
}
// too slow
//如果是完整时间窗口,且当前难度大于或等于2被最小难度
if (isFullWindow(now) && curDiff_ >= minDiff_*2) {
//如果share数低于预期数的0.4,且当前难度大于或等于2倍最小难度,降低难度为原来的1/2
while (sharesNum_.sum(k) < expectedCount * kRateLow &&
curDiff_ >= minDiff_*2) {
setCurDiff(curDiff_ / 2);
sharesNum_.mapMultiply(2.0); //share数乘2
}
assert(curDiff_ >= minDiff_);
return curDiff_;
}
return curDiff_;
}

sserver校验share的机制

//本地job列表localJobs_最多保留最近10条任务,如有新任务,将挤出1条老任务。如果share所对应的job未在本地列表中,将StratumError::JOB_NOT_FOUND
//本地share列表submitShares_中,如果已有本条share,即重复,将StratumError::DUPLICATE_SHARE
//校验share不通过
//  job列表exJobs_没有找到job,exJobs_中job有300秒过期时间,过期将删除,报StratumError::JOB_NOT_FOUND
//  share中nTime小于job的最小时间,过老,报StratumError::TIME_TOO_OLD
//  share中nTime超过job中的nTime 10分钟,过新,报StratumError::TIME_TOO_NEW
//  区块哈希>job难度目标,不合格,报StratumError::LOW_DIFFICULTY

sserver下发新job的机制

1、如果收到新高度statum job,将立即下发新job

bool isClean = false;
if (latestPrevBlockHash_ != sjob->prevHash_) {
    isClean = true;
    latestPrevBlockHash_ = sjob->prevHash_;
    LOG(INFO) << "received new height statum job, height: " << sjob->height_
    << ", prevhash: " << sjob->prevHash_.ToString();
}
shared_ptr<StratumJobEx> exJob = std::make_shared<StratumJobEx>(sjob, isClean);
{
    ScopeLock sl(lock_);
if (isClean) {
        // mark all jobs as stale, should do this before insert new job
        for (auto it : exJobs_) {
            it.second->markStale();
        }
    }
    // insert new job
    exJobs_[sjob->jobId_] = exJob;
}
if (isClean) {
    sendMiningNotify(exJob);
    return;
}

2、如果过去一个job为新高度且为空块job,并且最新job非空块job,将尽快下发新job

if (isClean == false && exJobs_.size() >= 2) {
    auto itr = exJobs_.rbegin();
    shared_ptr<StratumJobEx> exJob1 = itr->second;
    itr++;
    shared_ptr<StratumJobEx> exJob2 = itr->second;
    if (exJob2->isClean_ == true &&
        exJob2->sjob_->merkleBranch_.size() == 0 &&
        exJob1->sjob_->merkleBranch_.size() != 0) {
        sendMiningNotify(exJob);
    }
}

3、每超过一定时间间隔(30秒),将下发新job

void JobRepository::checkAndSendMiningNotify() {
    // last job is 'expried', send a new one
    if (exJobs_.size() &&
        lastJobSendTime_ + kMiningNotifyInterval_ <= time(nullptr))
    {
        shared_ptr<StratumJobEx> exJob = exJobs_.rbegin()->second;
        sendMiningNotify(exJob);
    }
}
JobRepository::JobRepository(const char *kafkaBrokers,
    const string &fileLastNotifyTime,
    Server *server):
running_(true),
kafkaConsumer_(kafkaBrokers, KAFKA_TOPIC_STRATUM_JOB, 0/*patition*/),
server_(server), fileLastNotifyTime_(fileLastNotifyTime),
kMaxJobsLifeTime_(300),
kMiningNotifyInterval_(30), // TODO: make as config arg
lastJobSendTime_(0)
{
    assert(kMiningNotifyInterval_ < kMaxJobsLifeTime_);
}


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