FIL:Filecoin技術分析：深入理解存儲管理

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

FilDA采用時間鎖和多簽保障協議安全性:11月6日FilDA團隊聲明，針對近期多起黑客攻擊事件，FilDA借貸協議采用時間鎖和多簽保障協議安全性，并且管理員沒有提款權限。同時，FilDA協議所有合約現已開源驗證和通過審計，待協議逐步成熟以后，會將多簽權限交由DAO治理。

FilDA是基于HECO網絡的借貸項目，以為用戶提供優質的借貸產品和服務為宗旨，存借款總額高峰值突破21億美元。[2021/11/6 6:35:26]

Manager-管理多個Worker

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

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：

Gate.io 鎖倉GT挖礦SFIL理財明日12:00開啟:據官方公告，Gate.io 將于2月2日（明日）中午12:00上線SFIL系列挖礦賺幣第二期《GT鎖倉挖礦SFIL年化收益100%》，總額度6,500,000 GT，鎖倉期限3天。[2021/2/1 18:37:34]

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。

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：

現場 | Filecoin創始人胡安：數據存儲需求未來會增長3倍:金色財經現場報道，10月27日，第六屆區塊鏈全球峰會于上海開幕，峰會上協議實驗室創始人Juan Benet演講表示，數據存儲需求未來會增長3倍，Filecoin很類似Airbnb，房東提供后端，而市場提供前端，現在Filecoin類似出口經濟，具有650PB的存量，Filecoin挖礦正在蓬勃發展，擁有550名礦工，并且這些社區都很專業，與傳統分布式存儲網絡相比，Filecoin分布更廣泛，目前，90多個組織參與Filecoin的開發工作，同時我們也因IPFS生態受益。

此外，Juan Benet還表示，接下來Filecoin該重視為客戶提供存儲服務，視頻也是重要的存儲內容之一。提倡社區接下來尋找存儲的客戶服務、構建應用程序、考慮長遠發展。[2020/10/27]

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。

Filecoin當前全網有效算力為610.91PiB:據IPFS100.com報道，filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為165253，全網有效算力為610.91PiB，總質押量約為1290.26萬枚FIL，活躍礦工數為564個，每區塊獎勵為11.0847FIL，近24小時產出量為154648FIL，24小時平均挖礦收益為0.2493FIL/TiB；

目前有效算力排名前三的分別為：t02770（時空云&靈動）以41.35PiB暫居第一，t01248（智合云zh）以38.04PiB位居第二，t01782（hellofil.com）以26.53PiB位居第三。[2020/10/21]

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。

庫幣已于10月16日1:25 上線?Filecoin (FIL):據庫幣KuCoin交易所消息，庫幣已于10月16日1:25 上線Filecoin (FIL)，并支持FIL/USDT交易服務。Filecoin是IPFS網絡的激勵代幣，通過區塊鏈的Token激勵模型構建了一個去中心化存儲網絡。庫幣數字貨幣交易所，為來自207個國家的600萬用戶提供幣幣、法幣、合約、礦池、借貸等一站式服務。[2020/10/16]

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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