FIL:Filecoin技術分析：深入理解存儲管理_TOR

Filecoin的存儲單元稱為扇區（Sector）。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：local worker和remote worker。local worker處理本地服務處理，remote worker支持遠程服務處理

Manager - 管理多個Worker

DeFIL平臺FIL存入量達166萬枚:DeFIL平臺數據顯示，當前FIL存入量為166.4萬枚，資產總值約2.5億美金，已借出FIL為118.6萬枚。defil是基于Ethereum的Filecoin去中心化借貸協議，用戶參與存FIL可獲取利息收益以及獲取平臺治理通證DFL，且DFL可繼續進行Staking挖礦。

目前，DeFIL已獲得由IPFS生態基金、分布式資本、FBG資本、以及Gate Labs、ZB Capital等機構的陸續投資。[2021/5/10 21:43:35]

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

Store - Sector存儲系統

02 Sector存儲

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

Filecoin全網規模首次達到基線標準:根據Filscan.io數據顯示，北京時間4月2日凌晨3點53分區塊高度634306，全網算力規模首次完全超越網絡基線規模，全網算力規模和基線規模同時達到38069EiB。據觀察，在此之前已經有2次全網算力規模超過基線規模后又回落，第三次于超過634306高度之后趨于穩定。

屆時，Filecoin基線釋放的有效高度為339912一旦網絡規模超過基線標準，有效時間開始加速，Filecoin網絡會同步釋放之前因為未滿足基線而抑制釋放的部分獎勵。[2021/4/2 19:40:48]

CanSeal表明Store可以用來Seal（存儲Seal相關的臨時文件），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。

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（緩存文件），sealed（封存后的文件）。

Filfox和FileStar開發者發現Filecoin充值入賬存在雙花風險:根據Filecoin飛狐瀏覽器Filfox和FileStar開發者的共同分析，Filecoin官方推薦的交易所入金流程存在雙花的風險，建議交易所可以暫緩Filecoin的入金。該雙花風險已經影響到某交易所的入金，并得到雙花驗證，目前Filfox和Filestar的開發者已經協助部分交易所改進充值流程，并通知到Filecoin官方。[2021/3/19 18:58:31]

03 Worker & Store

sector-storage項目的README中的這張圖很好的解釋了sector storage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Remote Worker。Manager中包括一個Local Worker。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。

BBKX將于今日12：00開啟FIL180天鎖倉理財:據官方公告，BBKX將于2021年3月8日12：00（UTC+8）開啟FIL180天鎖倉理財。用戶屆時可前往WEB端理財專區參與活動。

BBKX專注于挖礦金融服務，已獲得節點資本與鏈上基金聯合投資。[2021/3/8 18:24:01]

worker management APIs通過/rpc/v0的jsonRPC接口實現remote worker的管理。通過/remote的HTTP API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。

Filecash社區協調員Marco：2020年是IPFS在全球范圍內蓬勃發展的一年: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12月6日在武漢舉行。Filecash社區協調員Marco在會上表示，從Filecoin的全球算力分布圖來看，絕大多數在中國大陸，而Filecoin在日韓等國家也有著相當大的市場。日本投資者對Filecoin的認知有質的飛躍，韓國對于Filecoin更加傾向于長期投資，從多個國家的入場者不斷增多來看，2020年是IPFS在全球范圍內蓬勃發展的一年。目前，Filecoin的經濟模型已經建立，如何解決對FIL的剛需問題，仍需礦工根據個人情況擇優選擇。[2020/12/6 14:17:42]

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。

04 Seal Task

理解Seal Task，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Seal Task對應的存儲數據的變化。

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Column Hash，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：

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

P1 layer - 32*11G

P2 - Column Hash  & tree_c - 32*2 G

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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