ORK:Filecoin技術分析：深入理解存儲管理_Revault Network

來源：金色財經Filecoin的存儲單元稱為扇區。對傳統硬盤結構理解的小伙伴，對這個術語應該比較親切，傳統硬盤的最小存儲單元就叫Sector。為了證明Sector的存儲，Filecoin進行了一系列的處理，傳說中的P1/P2/C1/C2。在處理過程中，一個Sector的計算會生成若干文件，最終會生成replica。相關文件是如何組織的？Cache都是由哪些文件組成，分別是多大？本文就從存儲的角度看看這些過程和邏輯。

Filecoin的存儲管理的邏輯主要實現在sector-storage項目中。在深入理解Sector存儲邏輯之前，先講講Worker和Manager。

01相關術語

Worker-處理P1/P2/C1/C2的服務，Worker又分為兩種：localworker和remoteworker。localworker處理本地服務處理，remoteworker支持遠程服務處理

Filecoin網絡全網有效算力上漲至8.907EiB:據IPFS100報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為1011957，全網有效算力為8.907EiB，總質押量約為9999萬枚FIL，活躍礦工數為2905個，每區塊獎勵為24.4474FIL，近24小時產出量為349220FIL，24小時平均挖礦收益為0.0376FIL/TiB，目前FIL流通量為157245234。目前有效算力排名前三的分別為：f0127595（時空云）以132.70PiB暫居第一，f0135467（RRM-雅典娜）以115.11PiB位居第二，f0142720（RRM-雅典娜）以109.36PiB位居第三。[2021/8/11 1:48:18]

Manager-管理多個Worker

Scheduler-調度器，調度多個Worker，一個Manager通常有一個Scheduler

Filecoin疑似出現雙花漏洞:晚間有社區用戶反饋，在交易所內充入FIL，雙花操作后再提現，依然可以再收到一筆同樣數量的FIL。據金色財經核實，目前幣安顯示“錢包維護中，充值暫停”，OKEX、抹茶、歐易也已關閉FIL的充值功能。類似問題似乎在多個交易所均有出現，有分析認為是Filecoin主網問題。金色財經將持續跟進報道。[2021/3/19 18:58:32]

Store-Sector存儲系統

02Sector存儲

Sector處理相關的文件存儲在Store中。Store通過sectorstore.json進行配置：

CanSeal表明Store可以用來Seal，CanStore表面Store可以持久存儲Seal的結果(replica)。Weight是權重，在多個Store選擇時使用。ID是Store的UUID編號。

開源礦池合伙人Andy Guo：Filecoin和傳統挖礦的區別有三點:由開源礦池和火幣主辦，金色算力云、鏈上ChainUP、Filecoin Beijing聯合主辦的“分布式存儲中國行暨開源礦池IPFS私享會”2020年11月25日在深圳舉行。開源礦池合伙人Andy Guo在會上表示，Filecoin和傳統挖礦的區別有三點：第一，Filecoin挖礦的算力是累計值，而比特幣是恒定值；第二，Filecoin通用礦機普遍剩余殘值較高，早期礦機很難被淘汰；第三，Filecoin挖礦比BTC挖礦難度要高2個級別，比如運維，開發，硬件，機房，抵押，數據等等方面的難度。此外，分布式存儲是順應國家政策潮流的方向，也很有可能成為下一代互聯網的基礎設施，處于良好向上的趨勢。[2020/11/26 22:10:45]

一個Store中存在三種存儲，分別對應三種目錄：unsealed(未封存的文件)，cache，sealed。

Filecoin官方通報礦工競賽準備進展，前十礦工有6個可完成交易:8月6日凌晨，Filecoin官方在Slack社區通報目前大礦工競賽準備進展狀況：在過去的48小時里，許多礦工在連接方面取得了巨大的進步，目前排名前十的礦工中，已經有6位（t01119、t023657、t04944、t02644、t022701、t022694）能夠公開撥號并進行完整交易。同時再次強調，當整個網絡中，有超過50%的礦工成功率達到75%的時候，即可開始大礦工競賽。[2020/8/6]

03Worker&Store

sector-storage項目的README中的這張圖很好的解釋了sectorstorage的各個模塊以及相互的關系：

整幅圖分為上下兩個部分：上部分是Manager，下部分是RemoteWorker。Manager中包括一個LocalWorker。stores.Index是所有Sector存儲的索引。Scheduler，上部分的中間，管理所有的Worker，并且調度Sector相關的存儲。

波卡生態項目報告：ChainX正在橋接Filecoin 項目進展至第三階段:波卡Polkadot官方社區PolkaWorld剛剛發布《波卡生態項目2020年上半年進度報告》。報告總結了ChainX、Stafi、Crust、Acala、Phala、Bifrost六個波卡生態項目上半年發展歷程。其中，ChainX主網已由Substrate 1.0升級到2.0，且ChainX引入了智能合約功能；與此同時開發FIL轉接橋，鏈接Filecoin生態正在進行，橋接工作一共分為四步：

1. 實現IPFS rust庫 ；

2. 實現filecoin的rust客戶端；

3. Filecoin存儲礦池；

4. 將實現后的前三個模塊集成進 substrate，作為parachain；項目進展正在第三個階段。

與此同時，ChainX團隊透露目前正在做三件事情：

1. 構建比特幣DeFi生態。團隊正在進行瀏覽器、api、錢包等基礎搭建；

2. 選擇優質資產進行跨鏈，目前正在橋接FIL；

3. 橋接波卡平行鏈。ChainX將為波卡提供智能合約和 X-BTC，且正在籌備插槽事宜。據悉，ChainX首個上線主網的波卡生態項目。[2020/7/9]

workermanagementAPIs通過/rpc/v0的jsonRPC接口實現remoteworker的管理。通過/remote的HTTPAPI實現存儲的Fetch操作，簡單的說，傳輸文件。specs-storage.Prover/Sealer/Storage是Manager暴露出來的接口，實現Sector的證明，封存和存儲。

每個連接到Manager的Worker會和Manager同步它的內存/CPU以及顯存的信息。Scheduler在接受到新的請求時，會針對請求(Task)的類型以及資源的需求，從當前Worker中挑選最合適的Worker進行請求的處理。如何選擇Worker，感興趣的小伙伴，可以查看selector的相關邏輯。

從存儲的角度，重新整理一下，這些關系：

以一個Manager連接兩個Worker為例。Worker只能Seal，但是不能Store。為了更清楚展示Worker之間的數據傳輸，第一個Worker只做Precommit1，第二個Worker做Precommit2和Commit。

04SealTask

理解SealTask，最好對照了Sector的狀態管理一起看。對Sector狀態管理還不熟悉的小伙伴，可以查看之前的文章：

Filecoin-Sector狀態管理邏輯

接下來，看看每個SealTask對應的存儲數據的變化。

AddPiece

如果其中左邊的Worker接收到任務，AddPiece任務會在unsealed目錄中創建原始數據。

PreCommit1

PreCommit1階段，簡稱P1，針對SDR算法，計算若干層數據。如果Sector是32G，需要計算11層。對SDR算法不熟悉的小伙伴，可以看看之前的文章：

經過PreCommit1，生成的數據存儲在Cache中：

PreCommit2

PreCommit2的階段，簡稱P2，生成Replica，計算ColumnHash，并生成Merkle樹(tree_d,tree_c,tree_r_last)。因為P2，不在同一個Worker處理，在進行處理之前，需要先傳輸給合適的Worker，處理的結果同樣存儲在Cache中：

Commit和Finalize

在Commit生成證明后，進入Finalize狀態，Finalize可以理解成“歸檔”。因為在Worker上沒有Store能力，刪除不需要持久化的數據，需要持久化存儲的數據，將傳輸回Manager。

05數據存儲量

以32G的Sector為例，在處理過程中需要存儲的數據如下：

原始數據-32G

原始數據Merkle-32G

P1layer-32*11G

P2-ColumnHash&tree_c-32*2G

P2-Replica&tree_r_last-32G+9.2M*8

總共：512G多一點。

06持久化數據

Sector經過P1/P2/C1/C2處理后，也就是說，經過PoREP處理后，需要持久化存儲Replica的數據和tree_r_last的數據。tree_r_last的數據需要存儲的原因是PoSt要用到。特別注意的是，tree_r_last的數據并不是完整的Merkle樹數據，刪除了其中一些層的數據。

32G的Sector，對應的tree_r_last分成了8棵子樹，每棵子樹是8叉樹，默認存儲的時候，忽略了最低的兩層。也就是，去除最低兩層的存儲量為：

所以每棵子樹的存儲數據為4G*0.00223=9.13M。

也就是說，Sector持久化存儲比例在1.0022左右。

總結：

Filecoin存儲管理的邏輯主要在sector-storage中。Sector的處理任務，可以通過多個Worker完成。每個Worker的存儲目錄結構一致，Sector數據可以在多個Worker之間通過Http服務傳輸。Sector處理過程中，最大的存儲需求量在512G左右。持久化存儲比例為1.0022。

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