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

Filecoin基金會2022年報：網絡總存儲量近19 EiB，占全球總存儲容量的1%:金色財經報道，根據Filecoin基金會發布的2022年度報告，Filecoin總存儲容量接近19 EiB，占全球總存儲容量的1%。超過300 PiB數據通過社交層Filecoin Plus存儲在網絡上。已有近4000個存儲供應商為Filecoin網絡貢獻數據容量。Filecoin為加州大學伯克利分校Underground Physics Group、Starling Lab等個人、組織、政府機構提供存儲服務，與Lockheed Martin公司合作計劃在太空部署IPFS。

2022年，Filecoin基金會通過開發者贈款計劃（The Dev Grants program）批準150多項贈款。Filecoin基金會正與ECC合作通過一項新的協議，為Filecoin和Zcash創建聯合贈款池，并與Unfinished合作推出Explorer獎學金，與Chainlink合作推出聯合贈款計劃以支持去中心化鏈下計算、數據和存儲。

此外，2023年春季，Filecoin虛擬機FVM將迎來更新，開發者將首次能夠在Filecoin區塊鏈和存儲網絡上部署用戶定義的智能合約。[2023/2/7 11:51:34]

Manager-管理多個Worker

酒店預訂平臺Travala支持FIL支付:據加密友好的酒店預訂平臺Travala官方推特，該平臺已支持使用FIL預訂庫普庫普巴龍的別墅。[2021/7/8 0:36:30]

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。

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。

Filecoin網絡目前總質押量約為2224萬枚FIL:據IPFS100.com報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為312031，全網有效算力為1.32EiB，總質押量約為2224萬枚FIL，活躍礦工數為823個，每區塊獎勵為15.4449FIL，近24小時產出量為220192FIL，24小時平均挖礦收益為0.1602FIL/TiB，目前FIL流通量為52403179FIL。

目前有效算力排名前三的分別為：F02770（時空云&靈動）以72.42PiB暫居第一，F01248（智合云zh）以66.73PiB位居第二，F09652（RRmine）以32.61PiB位居第三。[2020/12/11 14:54:32]

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：

Filecoin網絡完成重要升級 目前出塊順利:Filecoin核心開發人員Molly通過Slack表示，目前Filecoin網絡已經完成更新，Filecoin官方始終在監控新版網絡的運行狀況。據Filscout顯示，目前全網總算力為523.01PiB，平均出塊時間為31秒。新版網絡與之前不同的是，節點從“t”變為“f”。Molly此前建議礦工升級到最新的版本lotus0.9.1以確保運行穩定。[2020/10/12]

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。

MXC抹茶10月15日上線Filecoin，并支持FIL6代幣轉換為FIL代幣:據官方公告，MXC抹茶10月15日上線Filecoin（FIL），并支持Filecoin主網上線和支持FIL6按每天線性解鎖的方式釋放流通量，每天為FIL6持倉用戶進行約0.55%的FIL6代幣轉換，屆時將轉換為FIL代幣。

據Filecoin（FIL）消息，Filecoin主網將于148,888區塊高度正式開啟，預計時間為10月15日。[2020/10/10]

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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