TOR:Filecoin技術分析：深入理解存儲管理_Artery 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全網有效算力為10.376EiB:據IPFS100報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為1089732，全網有效算力為10.376EiB，總質押量約為1.083億枚FIL，活躍礦工數為3155個，每區塊獎勵為24.0751FIL，近24小時產出343466枚FIL，24小時平均挖礦收益為0.0317FIL/TiB，目前FIL流通量為167618712。當前銷毀27839660枚FIL。當前FIL最新價格為107美元。

目前有效算力排名前三的分別為：f0127595（MetaverseInfrast）以132.70PiB暫居第一，f0688165（MetaverseInfrastructure）以128.87PiB位居第二，f0142720（RRM-雅典娜）以117.99PiB位居第三。

注：根據Filecoin官方釋放規則，Filecoin將于2021年10月15號迎來第二次減產。[2021/9/7 23:06:15]

Manager-管理多個Worker

Filecoin網絡24小時產出近35萬枚FIL:據IPFS100報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為1009065，全網有效算力為8.854EiB，總質押量約為9966萬枚FIL，活躍礦工數為2904個，每區塊獎勵為24.4615FIL，近24小時產出量為345953FIL，24小時平均挖礦收益為0.0375FIL/TiB，目前FIL流通量為156866288。

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，f0123261（LDPool）以115.11PiB位居第二，f0142720（RRM-雅典娜）以109.32PiB位居第三。[2021/8/10 1:45:50]

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

Filecoin當前全網有效算力為1.09EiB:據IPFS100.com報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為271767，全網有效算力為1.09EiB，總質押量約為1920.4460萬枚FIL，活躍礦工數為746個，每區塊獎勵為14.10138FIL，近24小時產出量為194075FIL，24小時平均挖礦收益為0.1716FIL/TiB。目前有效算力排名前三的分別為：F02770（時空云&靈動）以63.65PiB暫居第一，F01248（智合云zh）以61.79PiB位居第二，F09037（SeedPlan-Saturn）以28.73PiB位居第三。[2020/11/27 22:20:43]

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：

火幣將于10月16日14點上線FIL永續合約:據火幣合約官方公告，火幣合約將于新加坡時間10月16日上線FIL（Filecoin）永續合約，13點開啟資金劃轉，14點正式開放交易，支持1x-75x倍數。此前，火幣永續合約已涵蓋BTC、ETH、LINK、UNI等在內的六十四大主流熱門幣種。

據悉，新上線的FIL永續合約無交割日期，合約面值為10美元/張，合約標的為其對應數字資產的現貨美元指數，且每8小時結算一次，結算時間戳分別為4:00、12:00和20:00（GMT+8），用戶已實現盈利在結算后可立即提取。詳情請查看火幣合約官網公告。[2020/10/16]

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。

Filecoin測試網第二階段重置，節點t01009成為首個出塊的非官方節點:6月19日8點，Filecoin測試網第二階段重置，據官方區塊鏈瀏覽器stats.testnet.filecoin.io顯示，13時27分30秒，節點t01009（時空云）首次產出區塊，成為測試網重置后第一個出塊的非官方節點。[2020/6/19]

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。

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。

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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