Filecoin技术分析:深入理解存储管理_TOR:ETNA Network

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

FIL突破88美元关口:火币全球站数据显示,FIL短线上涨,突破88美元关口,现报88.0059美元,日内跌幅达到5.12%,行情波动较大,请做好风险控制。[2021/3/25 19:15:47]

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

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:

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。

中币(ZB)市场研究员:灰度推出LINK、FIL、LPT、BAT、MANA信托:据中币(ZB)市场研究报告显示,昨日,全球最大的数字资产管理公司灰度推出了五个数字货币信托基金。分别是Chainlink信托、Decentraland信托、Filecoin信托和Livepeer信托。根据灰度官方公告,这些基金目前向“合格的个人和机构认可投资者”开放认购。

受此利好消息影响,全球币市全面止跌,BTC再度暴涨冲击60000美元高位。最近24小时内,BTC最低报价54862美元,最高报价59337美元,突破了54,138.31美元的阻力。预计市场多头将面临近期历史最高位61,442.78美元的阻力位。更多详情请查阅中币(ZB)官方发布的研究报告。[2021/3/18 18:57:00]

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。

Gate.io 已完成12月7日FIL代币转化分发,总量约1.3万枚:据官方公告,Gate.io今日(12月7日)已经根据用户FIL6持仓情况完成FIL分发,总计约1.3万枚,用户可在账户账单明细中查看详情。目前Gate.io已经支持Filecoin(FIL)现货交易,充值提现,杠杆交易,币币理财,永续合约交易,三倍ETF交易等全线系列产品和服务。[2020/12/7 14:28:28]

03?Worker&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。

开源矿池合伙人Andy Guo:Filecoin和传统挖矿的区别有三点:由开源矿池和火币主办,金色算力云、链上ChainUP、Filecoin Beijing联合主办的“分布式存储中国行暨开源矿池IPFS私享会”2020年11月25日在深圳举行。开源矿池合伙人Andy Guo在会上表示,Filecoin和传统挖矿的区别有三点:第一,Filecoin挖矿的算力是累计值,而比特币是恒定值;第二,Filecoin通用矿机普遍剩余残值较高,早期矿机很难被淘汰;第三,Filecoin挖矿比BTC挖矿难度要高2个级别,比如运维,开发,硬件,机房,抵押,数据等等方面的难度。此外,分布式存储是顺应国家政策潮流的方向,也很有可能成为下一代互联网的基础设施,处于良好向上的趋势。[2020/11/26 22:10:45]

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。

EXX交易所已于香港时间7月6日上线Filecoin期货交易:据EXX交易所官方消息,FIL已于香港时间2020年7月6日16:00登陆EXX交易所并开放FIL/USDT期货交易对。EXX交易所本次上线的FIL是Filecoin主网上线后的期货,届时用户可在平台兑付相应的现货Token。Filecoin是在IPFS其上的激励层,通过Token激励模式在IPFS网络上构建了一个去中心化的存储市场。

据悉,EXX交易所致力于数字资产在全球的普及与发展,使用多重安全防护技术打造金融级的交易平台, 为数字资产爱好者提供安全、稳定、快捷的交易渠道,使用户可以放心交易。[2020/7/6]

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?SealTask

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-32G9.2M*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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