TOR:Filecoin技术分析：深入理解存储管理

Filecoin的存储单元称为扇区（Sector）。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：local worker和remote worker。local worker处理本地服务处理，remote worker支持远程服务处理

Manager - 管理多个Worker

BitTorrent File System(BTFS)节点金库合约数超170万:最新消息，BitTorrent File System(BTFS) 节点金库合约数超过170万。合约数据可通过BTFS SCAN浏览器进行查看。

据悉，BitTorrent 文件系统（BTFS）既是一种协议，也是一种网络应用，它提供了一种内容可寻址的点对点机制，用于在去中心化的文件系统中存储和共享数字化内容，同时，它也为去中心化应用（Dapp）提供了一个基础平台。BTFS团队一直在根据最新的网络运行情况和BTT市场行情等，进行上传价格、空投奖励方案等一系列动态调整。[2022/6/1 3:55:29]

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

Store - Sector存储系统

02 Sector存储

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

Coinbase Pro将于北京时间12月10日开启FIL交易:金色财经报道，Coinbase Pro宣布上线Filecoin（FIL），现已接受FIL代币的存款。如果满足流动性条件，交易预计将于太平洋时间12月9日上午9点（北京时间12月10日01:00）或之后开始。[2020/12/8 14:31:28]

CanSeal表明Store可以用来Seal（存储Seal相关的临时文件），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。

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（缓存文件），sealed（封存后的文件）。

03 Worker & Store

中币（ZB）QFIL最高涨幅达27.91% ? ? ?:据中币（ZB）官网数据显示，QFIL 24小时内最高涨幅达27.91%，当前涨幅26.19%，最高价格198.45QC(约29.6USDT)，当前报价193.04QC(约28.8USDT)。行情波动较大，请注意控制风险。

QFIL为QuickCash推出的Filecoin期货产品，并在中币平台首发。[2020/10/25]

sector-storage项目的README中的这张图很好的解释了sector storage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Remote Worker。Manager中包括一个Local Worker。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。

中币（ZB）将上线QFIL-Defi挖矿及QuickCash 跨链兑换ZAPP:根据官方公告，中币（ZB）将于10月19日20:00开放QFIL- DeFi挖矿及QuickCash 跨链兑换ZAPP，对于持有FIL的用户可以选择在中币QuickCash 跨链兑换ZAPP，进行FIL1:1兑换QFIL，参与DeFi流动性挖矿。

QuickCash 跨链兑换平台专注于稳定币交易和跨链兑换服务，目前支付FIL与QFIL兑换，持有FIL的用户可通过兑换轻松加入DeFi高收益流动性挖矿。后续QuickCash 跨链兑换平台将支持更多币种的跨链兑换服务。更多详情请查看中币官网。[2020/10/19]

worker management APIs通过/rpc/v0的jsonRPC接口实现remote worker的管理。通过/remote的HTTP API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。

Filecoin宣布测试网奖励计划:金色财经报道，Filecoin今日宣布将发布Filecoin测试网的奖励计划，邀请世界各地的矿工来竞争获取总计达400万个Filecoin代币的全球和区域性奖励。据称，测试网奖励计划是一项协作比赛，旨在对网络进行压力测试、鼓励全球范围的参与和帮助矿工为运行全球最大的分布式存储网络做准备。[2020/6/10]

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。

04 Seal Task

理解Seal Task，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Seal Task对应的存储数据的变化。

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Column Hash，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：

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

P1 layer - 32*11G

P2 - Column Hash  & tree_c - 32*2 G

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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