Bitcoin Core 오펀 트랜잭션 처리 속도 개선하기: PR #32941 코드 분석

비트코인 네트워크에서 트랜잭션이 막히는 현상을 경험해보셨나요? 그 원인 중 하나가 바로 오펀 트랜잭션이에요. Bitcoin Core PR #32941은 이 문제를 해결하기 위한 중요한 코드 개선 사례예요.

오펀 트랜잭션은 부모 트랜잭션이 아직 도착하지 않은 상태의 트랜잭션을 말해요. 마치 순서가 뒤바뀐 퍼즐 조각처럼, 앞 조각 없이는 뒤 조각을 맞출 수 없는 상황이죠. 이런 트랜잭션들은 임시 저장소인 오펀 풀에 대기하면서 부모를 기다려요.

기존 방식의 한계점은 무엇이었나요?

기존 Bitcoin Core에서는 오펀 트랜잭션의 부모를 찾을 때 단 하나의 피어(네트워크 참여자)에게만 요청을 보냈어요. 이게 왜 문제가 될까요?

특정 피어가 응답하지 않거나 연결이 끊기면 부모 트랜잭션을 받을 수 없게 돼요. 재요청도 제한적이어서 오펀 트랜잭션이 오랫동안 처리되지 못하고 대기하는 일이 빈번했어요. 이는 전체 네트워크의 트랜잭션 처리 속도를 떨어뜨리는 주요 원인이었죠.

실제로 네트워크 대역폭도 낭비됐어요. 같은 부모 트랜잭션을 반복적으로 요청하면서 불필요한 네트워크 트래픽이 발생했거든요. 멤풀(mempool) 관리도 복잡해져서 노드의 CPU와 메모리 부담이 증가했어요.

PR #32941의 혁신적인 해결 방법

이번 개선의 핵심은 다중 피어 요청 시스템이에요. 여러 피어에게 동시에 부모 트랜잭션을 요청함으로써 확보 확률을 획기적으로 높였어요.

class TxRequestTracker {
    // txid -> 요청한 피어 집합
    std::unordered_map<TxHash, std::unordered_set<int>> requestedTxs;
    
public:
    bool RequestTxFromPeer(const TxHash& txid, int peerId) {
        auto& peers = requestedTxs[txid];
        if (peers.find(peerId) == peers.end()) {
            peers.insert(peerId);
            std::cout << "Requesting tx " << txid 
                      << " from peer " << peerId << std::endl;
            return true;
        }
        return false;
    }
};

위 코드에서 볼 수 있듯이 TxRequestTracker라는 새로운 데이터 구조를 도입했어요. 이 구조는 어떤 트랜잭션을 어느 피어에게 요청했는지 추적해요. 중복 요청을 방지하면서도 여러 피어에게 효율적으로 요청을 분산시킬 수 있게 됐죠.

부모 트랜잭션이 도착하면 즉시 오펀 트랜잭션을 검증하고 멤풀로 이동시키는 프로세스도 개선됐어요. 기존에는 이 과정이 지연되는 경우가 많았는데, 이제는 거의 실시간으로 처리돼요.

실제 코드로 보는 오펀 처리 개선

오펀 풀 관리 방식도 더 효율적으로 바뀌었어요. 다음 예시 코드를 보면 이해가 쉬울 거예요.

class OrphanPool {
    std::unordered_map<TxHash, std::string> orphans;
    
public:
    void AddOrphan(const TxHash& txid, const std::string& data) {
        orphans[txid] = data;
        std::cout << "Orphan tx " << txid << " added.\n";
    }
    
    void RemoveOrphan(const TxHash& txid) {
        orphans.erase(txid);
        std::cout << "Orphan tx " << txid << " removed.\n";
    }
};

// 부모 트랜잭션 수신 시 처리
void ProcessOrphanAfterParentReceived(
    OrphanPool& orphanPool, 
    Mempool& mempool, 
    const TxHash& orphanTxid) {
    
    if (orphanPool.HasOrphan(orphanTxid)) {
        // 검증 후 멤풀로 이동
        mempool.AddTx(orphanTxid, orphanPool.GetOrphan(orphanTxid));
        orphanPool.RemoveOrphan(orphanTxid);
    }
}

이 코드는 부모 트랜잭션이 도착했을 때 오펀을 신속하게 처리하는 과정을 보여줘요. 검증이 완료되면 바로 멤풀로 이동시켜서 처리 지연을 최소화해요.

네트워크 성능 개선 효과

이런 개선으로 어떤 효과가 나타났을까요? 우선 부모 트랜잭션 확보 속도가 크게 빨라졌어요. 여러 피어에게 동시 요청하니 당연한 결과죠.

오펀 트랜잭션이 멤풀에 포함되는 시간도 단축됐어요. 기존에는 몇 분씩 걸리던 작업이 이제는 수 초 내에 처리돼요. 네트워크 대역폭 사용도 최적화됐고요.

가장 중요한 건 전체 Bitcoin 네트워크의 트랜잭션 처리량이 증가했다는 점이에요. 병목 현상이 줄어들면서 블록 생성과 합의 과정도 더 원활해졌어요.

PR 리뷰 시 주의사항

이런 코드 변경을 리뷰할 때는 몇 가지 중요한 포인트가 있어요.

메모리 관리가 제대로 되고 있는지 꼼꼼히 확인해야 해요. 스마트 포인터 사용이 적절한지, 메모리 누수 위험은 없는지 살펴봐야 해요. 멀티스레딩 환경에서의 동시성 문제도 중요해요. 락(lock) 사용이나 경쟁 조건을 점검해야 하죠.

// 재요청 로직 예시
void RetryRequest(const TxHash& txid, const std::vector<int>& peers) {
    if (!IsRequestPending(txid)) {
        std::cout << "No pending request for tx " << txid << std::endl;
        return;
    }
    
    for (auto peerId : peers) {
        if (RequestTxFromPeer(txid, peerId)) {
            std::cout << "Retrying request from peer " << peerId << std::endl;
            break;
        }
    }
}

위 코드처럼 재요청 로직도 신중하게 구현해야 해요. 무한 루프에 빠지지 않도록 재시도 횟수를 제한하고, 효율적인 피어 선택 알고리즘을 적용해야 해요.

테스트 커버리지도 충분해야 해요. 특히 경계 상황이나 에러 처리 코드에 대한 테스트가 포함되어야 하죠. 단순히 정상 동작만 테스트하면 실제 운영 환경에서 문제가 발생할 수 있어요.

PR #32941은 Bitcoin Core의 차기 메이저 버전인 30.0에 포함될 예정이에요. 이 개선 사항은 단순한 버그 수정이 아니라 네트워크 전체의 효율성을 높이는 중요한 변화예요. 오펀 트랜잭션 처리라는 작은 부분의 개선이 전체 Bitcoin 네트워크 성능 향상으로 이어지는 좋은 사례가 될 거예요.

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