ORK:Filecoin技术分析：深入理解存储管理_SEC

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网络全网有效算力上涨至8.597EiB:据IPFS100报道，Filfox浏览器数据显示，Filecoin网络当前区块高度为994674，全网有效算力为8.597EiB，总质押量约为9810万枚FIL，活跃矿工数为2862个，每区块奖励为24.5323FIL，近24小时产出量为347296FIL，24小时平均挖矿收益为0.0388FIL/TiB，目前FIL流通量为154921438FIL。目前有效算力排名前三的分别为：f0127595（时空云）以132.70PiB暂居第一，f0135467（RRM-雅典娜）以115.11PiB位居第二，f0142720（RRM-雅典娜）以108.51PiB位居第三。[2021/8/5 1:36:06]

Manager-管理多个Worker

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

Filecoin独立协议Lotus发布v1.11.0版，包括错误修复、改进和新功能等内容:官方社群消息，Filecoin独立协议Lotus发布v1.11.0版，包括许多错误修复、改进和新功能，官方强烈建议升级。[2021/7/25 1:13:49]

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。

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。

FILH三轮抢购完成，将于2月5日14:00上线币赢交易所:据官方消息，Filecoin标准满存算力通证FILH在币赢交易所的三轮抢购完成，超过5000人进行参与，售出超过2000T filecoin 标准满存算力。FILH将于2月5日14：00在币赢交易所存储版块上线，并开放filh/usdt交易对。

FILH为Filecoin的标准满存算力,严格按照自有矿场所拥有的Filecoin标准满存算力数量来发行，1：1的比例进行执行。

FILH对Filecoin挖矿进行颠覆型创新,矿工只需要持有FILH,就能进行无差别的Filecoin挖矿。由于FILH价格锚定真实有效的Filcoin标准算力,因此FILH代表着潜在的挖矿能力和未来收益,所以在二级市场中,FILH是没有清算风险,并且可以随时交易。[2021/2/4 18:53:57]

03?Worker&Store

Filecoin Slingshot第二阶段将分发至少50万枚FIL:11月9日，Filecoin官方发布Slingshot第二阶段介绍及竞赛规则。内容显示，Slingshot第二阶段将分发至少500,000 FIL的奖励，此举是阶段一分发的50,000 FIL的补充。存储奖励每月分配一次，其中存储层已解锁。存储奖励将根据Slingshot参与者已存储在奖励窗口中的新有效数据量按比例分配。此外，Slingshot第二阶段还将设置Booster奖励，若遵循规则，并在奖励窗口中存储超过50GiB的新数据，矿工将获得10FIL Booster奖励。官方提醒称，从主网启动以来，所有获得的奖励将在六个月内线性分配，或因其他问题相应进行处理。昨日消息，Filecoin官方成员在Slack上表示，Slingshot第二阶段比赛将于11月11日开放注册。[2020/11/10 12:11:05]

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：

币核云云平台将于第一时间上线FIL:据官方消息表示，Filecoin 主网将于区块高度达到 148,888 时正式上线，预计时间将为2020年10月15日。届时币核云平台交易所将同步开启FIL的充提币业务，第一时间支持FIL上线。除此之外，币核云还支持FIL3L及FILM （Filecoin Mining）产品，用户可通过持有Filecoin云算力通证FILM获得对应的Filecoin挖矿收益。

FIL（Filecoin）是IPFS网络的激励代币，通过区块链的Token激励模型构建了一个去中心化存储网络。Filecoin代币名称为FIL，在Filecoin的激励模型下，构建了存储市场和检索市场。矿工通过提供存储服务和检索服务以获取用户支付的FIL代币。

截止到2020年10月，币核科技已为全球300多家客户提供专业的区块链技术服务，包括日本持牌交易所Xtheta、韩国持牌交易所Hanbitco、专注于体娱类通证的交易所Chiliz等。[2020/10/13]

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。

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。

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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