FIL:Filecoin技术分析：深入理解存储管理

来源：金色财经Filecoin的存储单元称为扇区。对传统硬盘结构理解的小伙伴，对这个术语应该比较亲切，传统硬盘的最小存储单元就叫Sector。为了证明Sector的存储，Filecoin进行了一系列的处理，传说中的P1/P2/C1/C2。在处理过程中，一个Sector的计算会生成若干文件，最终会生成replica。相关文件是如何组织的？Cache都是由哪些文件组成，分别是多大？本文就从存储的角度看看这些过程和逻辑。

Filecoin的存储管理的逻辑主要实现在sector-storage项目中。在深入理解Sector存储逻辑之前，先讲讲Worker和Manager。

01相关术语

Worker-处理P1/P2/C1/C2的服务，Worker又分为两种：localworker和remoteworker。localworker处理本地服务处理，remoteworker支持远程服务处理

Filecoin存储提供商现可通过HTTP提供块和文件:金色财经报道，据官方消息，Filecoin存储提供商 (SP)现在可以通过HTTP进行安全、高效和灵活的文件传输，利用负载平衡器和反向代理等强大的工具，客户可以直接从他们的浏览器请求上传的文件，增强用户体验。[2023/5/26 10:41:11]

Manager-管理多个Worker

Scheduler-调度器，调度多个Worker，一个Manager通常有一个Scheduler

Store-Sector存储系统

02Sector存储

Sector处理相关的文件存储在Store中。Store通过sectorstore.json进行配置：

CanSeal表明Store可以用来Seal，CanStore表面Store可以持久存储Seal的结果(replica)。Weight是权重，在多个Store选择时使用。ID是Store的UUID编号。

DefiLlama已开放yields API，用户可免费使用相关数据:7月11日消息，链上数据分析网站DefiLlama已开放yields API，免费供用户使用，它包含DefiLlama前端的所有数据信息。[2022/7/11 2:04:49]

一个Store中存在三种存储，分别对应三种目录：unsealed(未封存的文件)，cache，sealed。

03Worker&Store

sector-storage项目的README中的这张图很好的解释了sectorstorage的各个模块以及相互的关系：

整幅图分为上下两个部分：上部分是Manager，下部分是RemoteWorker。Manager中包括一个LocalWorker。stores.Index是所有Sector存储的索引。Scheduler，上部分的中间，管理所有的Worker，并且调度Sector相关的存储。

Filecoin网络目前总质押量约为3129万枚FIL:据IPFS100.com报道，Filfox浏览器数据显示，Filecoin网络当前区块高度为424420，全网有效算力为1.970EiB，总质押量约为3129万枚FIL，活跃矿工数为1129个，每区块奖励为18.847FIL，近24小时产出量为263607FIL，24小时平均挖矿收益为0.1291FIL/TiB，目前FIL流通量为71368623FIL。 目前有效算力排名前三的分别为：F01248（智合云zh）以74.13PiB暂居第一，F02770（时空云&灵动）以72.63PiB位居第二，F09652（RRmine）以50.87PiB位居第三。[2021/1/19 16:30:55]

workermanagementAPIs通过/rpc/v0的jsonRPC接口实现remoteworker的管理。通过/remote的HTTPAPI实现存储的Fetch操作，简单的说，传输文件。specs-storage.Prover/Sealer/Storage是Manager暴露出来的接口，实现Sector的证明，封存和存储。

DeFi Bridge已于12月3日启动，FIL可在以太坊网络转换为renFIL:12 月 3 日，ConsenSys 去中心化金融项目 Codefi 宣布“DeFi Bridge”已经启动，Filecoin 代币 FIL 可在以太坊网络转换为 renFIL。[2020/12/3 23:00:06]

每个连接到Manager的Worker会和Manager同步它的内存/CPU以及显存的信息。Scheduler在接受到新的请求时，会针对请求(Task)的类型以及资源的需求，从当前Worker中挑选最合适的Worker进行请求的处理。如何选择Worker，感兴趣的小伙伴，可以查看selector的相关逻辑。

从存储的角度，重新整理一下，这些关系：

以一个Manager连接两个Worker为例。Worker只能Seal，但是不能Store。为了更清楚展示Worker之间的数据传输，第一个Worker只做Precommit1，第二个Worker做Precommit2和Commit。

Filecoin社区会议：Calibration测试网得到了3方面改善:8月12日，Filecoin官方进行了线上社区电话会议。在电话会议上，开发者Michelle Lee公布了当前最新进展：Calibration测试网经过5轮校准后，得到了3各方面的改善：1. 矿工的网络连接成功率由2%提高到40%；2. Lotus的检索吞吐量可支持大量并行交易；3. gas和mempool（储存池）的调整改善了网络拥堵的问题。[2020/8/12]

04SealTask

理解SealTask，最好对照了Sector的状态管理一起看。对Sector状态管理还不熟悉的小伙伴，可以查看之前的文章：

Filecoin-Sector状态管理逻辑

接下来，看看每个SealTask对应的存储数据的变化。

AddPiece

如果其中左边的Worker接收到任务，AddPiece任务会在unsealed目录中创建原始数据。

PreCommit1

PreCommit1阶段，简称P1，针对SDR算法，计算若干层数据。如果Sector是32G，需要计算11层。对SDR算法不熟悉的小伙伴，可以看看之前的文章：

经过PreCommit1，生成的数据存储在Cache中：

PreCommit2

PreCommit2的阶段，简称P2，生成Replica，计算ColumnHash，并生成Merkle树(tree_d,tree_c,tree_r_last)。因为P2，不在同一个Worker处理，在进行处理之前，需要先传输给合适的Worker，处理的结果同样存储在Cache中：

Commit和Finalize

在Commit生成证明后，进入Finalize状态，Finalize可以理解成“归档”。因为在Worker上没有Store能力，删除不需要持久化的数据，需要持久化存储的数据，将传输回Manager。

05数据存储量

以32G的Sector为例，在处理过程中需要存储的数据如下：

原始数据-32G

原始数据Merkle-32G

P1layer-32*11G

P2-ColumnHash&tree_c-32*2G

P2-Replica&tree_r_last-32G+9.2M*8

总共：512G多一点。

06持久化数据

Sector经过P1/P2/C1/C2处理后，也就是说，经过PoREP处理后，需要持久化存储Replica的数据和tree_r_last的数据。tree_r_last的数据需要存储的原因是PoSt要用到。特别注意的是，tree_r_last的数据并不是完整的Merkle树数据，删除了其中一些层的数据。

32G的Sector，对应的tree_r_last分成了8棵子树，每棵子树是8叉树，默认存储的时候，忽略了最低的两层。也就是，去除最低两层的存储量为：

所以每棵子树的存储数据为4G*0.00223=9.13M。

也就是说，Sector持久化存储比例在1.0022左右。

总结：

Filecoin存储管理的逻辑主要在sector-storage中。Sector的处理任务，可以通过多个Worker完成。每个Worker的存储目录结构一致，Sector数据可以在多个Worker之间通过Http服务传输。Sector处理过程中，最大的存储需求量在512G左右。持久化存储比例为1.0022。

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