EFI:Filecoin技术分析：深入理解存储管理_VINU Network

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网络全网故障 目前正在恢复中:Filecoin官方表示，今天早些时候，由于规范参与者潜在的不确定性，Filecoin网络经历了链上中断。此问题逐步解决，网络正在恢复。金色财经了解到，此次事件是Filecoin主链由于Specs-Actors的一个BUG，于高度336458卡住。

此问题主要是原代码中对于deadline map的排序未能按照预先的设计实现，导致ParentReceipts的计算结果可能出现差异，大量节点认为收到的区块与自己本地验证的结果不同，而不予接受，自此全网进入无法同步的状态。

目前链已经在恢复的过程中，预期在未来数小时内大家会观察到多个链分叉，Windowedpost消息来不及上链，算力丢失，以及算例增加停滞的现象。度过一段较混乱时期后，链会逐步恢复正常。[2020/12/20 15:50:24]

Manager-管理多个Worker

Filecoin正在为进入主网上线周做好准备:Filecoin官方发布推特称，项目正在为进入主网上线周（10月19日-23日）做好准备，一系列包括演讲、线下活动等在内的事项已经在有序进行中。[2020/10/10]

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。

1475联合创始人Andy Tian：Filecoin矿业赛道分工会越来越明确:2020年6月22日，由金色财经主办，节点咨询、IPFS100.com承办，星际特工、麦客存储联合主办的“星际漫游指南——IPFS技术与应用研讨论坛”在深圳拉开帷幕。论坛上1475联合创始人Andy Tian，在题为《生态价值，Filecoin另一个隐藏的金矿》的主题演讲中指出，现在Filecoin矿业赛道很多时候都是一个品牌商把所有的东西都做了，但是接下来分工一定会越来越明确，包括专业化矿机、运维服务、矿池、云算力和挖矿软件优化等。[2020/6/22]

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：

Gate.io 已完成11月16日FIL代币转化分发，总量约1.3万枚:据官方公告，Gate.io今日（11月16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，杠杠交易，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。[2020/11/16 20:57:53]

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。

Filecoin主网未上线 已有匿名团队推出分叉链“Filecoin Vision”:9月18日，据社区成员发现，虽然Filecoin主网尚未上线，但目前在Github上已经出现一个名为Filecoin Vision（Filecoin愿景），简称为FILV或FIV的分叉项目。

根据该项目介绍，目前Filecoin仍然存在一些令人棘手的争议点：如可挖矿份额从70%降至主网初期的30%左右；前置抵押和后置区块奖励线性释放；Window PoSt 半小时内失败而导致代币惩罚，且必须隔天才能修复；验证人验证的承诺数据具有 10 倍存力；协议实验室倾向于用道德来约束矿工的行为，而不是链上规则；协议实验室拥有15%的代币，基金会拥有5%的代币。（律动BlockBeats）[2020/9/18]

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。

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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