Filecoin技術分析：深入理解存儲管理_TOR

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]

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：

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。

Coinbase已上線FIL:金色財經報道，據官方消息，Coinbase現已在Coinbase網站以及Coinbase安卓和iOS應用程序中支持Filecoin（FIL）。Coinbase客戶可以購買、出售、轉換、發送、接收或存儲FIL。[2020/12/11 14:51:16]

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。

1475：算力與質押的擬合關系符合目前官方對Filecoin經濟模型內在平衡機制的思路:隨著官方在slack上發布Filecoin Plus Beta提案，各位礦工提出了疑問：通過公證人審核的數據存儲將獲得10倍算力，那是否也意味著需要的質押也是10倍？協議實驗室成員就此回復：十倍的獎勵也代表著十倍的質押。

礦業巨頭1475表示：算力與質押的擬合關系符合目前官方對Filecoin經濟模型內在平衡機制的思路，長遠來說Filecoin Plus的激勵機制明確表明了官方對有效數據的激勵方向，真實有效數據上鏈無疑是Filecoin真正走向商業化應用的重要基礎，是Filecoin區別于純挖礦項目的重要標志，是Filecoin生態建設的基礎性工程之一。[2020/11/6 11:50:55]

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。

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]

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。

徐坤：Filecoin項目需要從技術角度和投資角度去分析:OKEx首席戰略官徐坤今日發微博表示，對于Filecoin項目本身，需要從技術角度和投資角度去分析它，一切的投資是可以用數據量化的，資產有背后的價值作為支撐，可持續就可以去考慮；

另外一方面，放長周期去看一個事物的發展，它是否能夠經歷時間的考驗。投資是反人性的，事實證明，很多投資者在每一個階段可以享受一個事物不同的紅利，所以分析判斷一個投資的周期長度以及市場變化，再認真思考去做決定。[2020/7/14]

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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