TOR:Filecoin技術分析：深入理解存儲管理_ORK

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 Grant Hackathon落幕，45個參賽項目在HackerLink獲得24.9萬USDC資助:7月18日，Filecoin Grant Hackathon圓滿落幕。來自中國，美國，英國，印度，非洲等地區的45個參賽團隊通過DoraHacks開源開發者平臺HackerLink提交項目申請，總計獲得249,210 USDC資助，其中115,000 USDC來自Filecoin Funders DAO。本次Hackerlink Filecoin Funders DAO成員包括：Filecoin Foundation 、Huobi Ventures、Textile、冰河分布式存儲實驗室、原力區、CoinSummer Labs和FilSwan七家機構。Filecoin Funders DAO成員將會持續通過HackerLink對開源項目進行資助，也將會參與優質Filecoin生態項目的早期投資。

黑客松結束后，社區二次方投票Grant立即進入寬限期（Grace Period）。在此期間，HackerLink將對投票結果進行閉源檢查，分析二次方投票中女巫攻擊（sybil-attack）的情況，并在寬限期結束后公布最終投票結果。[2021/7/18 1:00:51]

Manager-管理多個Worker

FilDA成為HECO全球節點當選節點:據官方消息，跨鏈借貸DeFi項目FilDA入選HECO主節點，當前排名第四名，為當選節點投票最多的HECO借貸項目，目前，FilDA HECO節點收益100%返還給投票者。

FilDA是基于HECO的跨鏈借貸DeFi項目，FilDA于2021年1月5日晚20:00開啟創世挖礦Fair launch，首發HUSD、HBTC等21種資產借貸功能，FilDA 平臺存借款總額高峰值突破21億美元，FilDA LP 峰值超過3000萬美金。[2021/7/8 0:36:04]

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：

FIL跌破90美元關口 日內跌幅為8.49%:火幣全球站數據顯示，FIL短線下跌，跌破90美元關口，現報89.9999美元，日內跌幅達到8.49%，行情波動較大，請做好風險控制。[2021/5/19 22:19:00]

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。

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。

03?Worker&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：

Filecoin基金會向數字圖書館Internet Archive捐贈5萬枚FIL:Filecoin 基金會向互聯網檔案館（Internet Archive）捐贈了價值 1000 萬美元的 FIL 代幣，這是目前為止互聯網檔案館獲得的最大一筆外部捐贈。Internet Archive 一直在使用 Filecoin 背后的存儲網絡來執行 Filecoin Archives 計劃，該計劃通過去中心化的節點來保存互聯網的歷史記錄。

互聯網檔案館是美國的一個由 Alexa 創始人布魯斯特·卡利創辦于 1996 年的非牟利性的、提供互聯網多媒體資料檔案閱覽服務的數碼圖書館，總部位于加利福尼亞州三藩市的列治文區，其使命是普及所有知識。（The Block）[2021/4/2 19:39:02]

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。

Bitfinex將開放FIL交易及取款:金色財經報道，據Bitfinex官方公告消息，Bitfinex將上線Filecoin(FIL)。Bitfinex已于10月15日23:30開放FIL存款，將于10月16日2:30開放FIL交易及取款。交易對包括FIL/USD和FIL/USDt。[2020/10/16]

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。

04?SealTask

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-32G9.2M*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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