Filecoin技術分析：深入理解存儲管理_TOR:ORK

Filecoin的存儲單元稱為扇區。對傳統硬盤結構理解的小伙伴，對這個術語應該比較親切，傳統硬盤的最小存儲單元就叫Sector。為了證明Sector的存儲，Filecoin進行了一系列的處理，傳說中的P1/P2/C1/C2。在處理過程中，一個Sector的計算會生成若干文件，最終會生成replica。相關文件是如何組織的？Cache都是由哪些文件組成，分別是多大？本文就從存儲的角度看看這些過程和邏輯。

Filecoin的存儲管理的邏輯主要實現在sector-storage項目中。在深入理解Sector存儲邏輯之前，先講講Worker和Manager。

01?相關術語

Worker-處理P1/P2/C1/C2的服務，Worker又分為兩種：localworker和remoteworker。localworker處理本地服務處理，remoteworker支持遠程服務處理

Filecoin主網將于3月14日進行V18升級:金色財經報道，Filecoin Lotus v1.20.0已發布。Filecoin網絡將進行V18升級（Hygge Network Upgrade）， 本次網絡升級為強制升級， 升級核心是引入Filecoin虛擬機（FVM）的Milestone2.1, 這將使在Filecoin網絡上部署EVM兼容的智能合約成為可能，該升級將首次為Filecoin網絡提供了用戶的可編程性。

Filecoin主網將在3月14日T15:14:00Z區塊高度（epoch）2683348升級到V18。所有節點運營商包括存儲提供者必須在該時間到來之前升級到這個版本。

本次升級還引入以下FIP，并將在FVM3（FVM v3.0.0）和builtin-actors v10（actors v10.0.0）中交付：

FIP-0048：f4 Address Class；

FIP-0049: Actor事件；

FIP-0050: 用戶可編程Actors（合約）和內置Actors之間的API；

FIP-0054: Filecoin EVM運行時間（FEVM）；

FIP-0055: 支持以太坊賬戶、地址和交易；

FIP-0057: 更新FEVM的Gas charging schedule和系統限制。[2023/3/1 12:35:54]

Manager-管理多個Worker

歐易OKEx旗下Block Dream Fund計劃推出1000萬美元Filecoin生態基金:歐易OKEx旗下Block Dream Fund宣布與Filecoin Network達成合作，并將推出1000萬美元生態基金支持Filecoin生態項目，項目主要來自Filecoin Slingshot、Filecoin Launchpad Accelerator和Filecoin Frontier Accelerator。[2021/4/9 20:01:17]

Scheduler-調度器，調度多個Worker，一個Manager通常有一個Scheduler

Store-Sector存儲系統

02?Sector存儲

Sector處理相關的文件存儲在Store中。Store通過sectorstore.json進行配置：

Gate.io 已完成11月21日FIL代幣轉化分發，總量約1.3萬枚:據官方公告，Gate.io今日（11月21日）已經根據用戶FIL6持倉情況完成FIL分發，總計約1.3萬枚，用戶可在賬戶賬單明細中查看詳情。目前Gate.io已經支持Filecoin（FIL）現貨交易，充值提現，杠杠交易，幣幣理財，永續合約交易等全線系列產品和服務。[2020/11/21 21:36:10]

CanSeal表明Store可以用來Seal，CanStore表面Store可以持久存儲Seal的結果(replica)。Weight是權重，在多個Store選擇時使用。ID是Store的UUID編號。

一個Store中存在三種存儲，分別對應三種目錄：unsealed(未封存的文件)，cache，sealed。

03?Worker&Store

Cointime TR Partner David Lee：海外市場對Filecoin的參與程度明顯低于中國:在以《IPFS國內市場VS國外市場》為主題的高峰對話中，bitFuri.com exchange CEO & Cointime TR Partner David Lee表示，盡管Filecoin已經被推遲了好幾次，但韓國的熱情并未減弱，反而變得更加熱烈。眾所周知，韓國人對加密貨幣的熱情舉世聞名。韓國加密貨幣市場發展曾經在亞洲排名第三，投資者年齡跨度很大，下至20歲，上至60歲，都有大量投資者。目前韓國市場對Filecoin熱情也是前所未有的，僅此于以太坊和EOS。當然，我認為主要原因是Filecoin 的背后有整個IPFS生態系統來支撐。

現在，大多數韓國投資者共享有關FIL代幣的信息及其相關投資方向，并以極大的興趣和關注。

至于其他海外市場，也有許多投資者可以獲取有關云算力產品的信息。但由于缺乏相應的信息渠道等基礎設施建設，總體參與程度仍明顯低于中國和韓國。[2020/8/3]

sector-storage項目的README中的這張圖很好的解釋了sectorstorage的各個模塊以及相互的關系：

金色算力云Filecoin云算力美女帶貨官開始招募:據官方消息，金色算力云Filecoin云算力美女帶貨官于2020年7月28日正式開始招募。

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整幅圖分為上下兩個部分：上部分是Manager，下部分是RemoteWorker。Manager中包括一個LocalWorker。stores.Index是所有Sector存儲的索引。Scheduler，上部分的中間，管理所有的Worker，并且調度Sector相關的存儲。

workermanagementAPIs通過/rpc/v0的jsonRPC接口實現remoteworker的管理。通過/remote的HTTPAPI實現存儲的Fetch操作，簡單的說，傳輸文件。specs-storage.Prover/Sealer/Storage是Manager暴露出來的接口，實現Sector的證明，封存和存儲。

每個連接到Manager的Worker會和Manager同步它的內存/CPU以及顯存的信息。Scheduler在接受到新的請求時，會針對請求(Task)的類型以及資源的需求，從當前Worker中挑選最合適的Worker進行請求的處理。如何選擇Worker，感興趣的小伙伴，可以查看selector的相關邏輯。

從存儲的角度，重新整理一下，這些關系：

以一個Manager連接兩個Worker為例。Worker只能Seal，但是不能Store。為了更清楚展示Worker之間的數據傳輸，第一個Worker只做Precommit1，第二個Worker做Precommit2和Commit。

04?SealTask

理解SealTask，最好對照了Sector的狀態管理一起看。對Sector狀態管理還不熟悉的小伙伴，可以查看之前的文章：

Filecoin-Sector狀態管理邏輯

接下來，看看每個SealTask對應的存儲數據的變化。

AddPiece

如果其中左邊的Worker接收到任務，AddPiece任務會在unsealed目錄中創建原始數據。

PreCommit1

PreCommit1階段，簡稱P1，針對SDR算法，計算若干層數據。如果Sector是32G，需要計算11層。對SDR算法不熟悉的小伙伴，可以看看之前的文章：

經過PreCommit1，生成的數據存儲在Cache中：

PreCommit2

PreCommit2的階段，簡稱P2，生成Replica，計算ColumnHash，并生成Merkle樹(tree_d,tree_c,tree_r_last)。因為P2，不在同一個Worker處理，在進行處理之前，需要先傳輸給合適的Worker，處理的結果同樣存儲在Cache中：

Commit和Finalize

在Commit生成證明后，進入Finalize狀態，Finalize可以理解成“歸檔”。因為在Worker上沒有Store能力，刪除不需要持久化的數據，需要持久化存儲的數據，將傳輸回Manager。

05?數據存儲量

以32G的Sector為例，在處理過程中需要存儲的數據如下：

原始數據-32G

原始數據Merkle-32G

P1layer-32*11G

P2-ColumnHash?&tree_c-32*2G

P2-Replica&tree_r_last-32G9.2M*8

總共：512G多一點。

06?持久化數據

Sector經過P1/P2/C1/C2處理后，也就是說，經過PoREP處理后，需要持久化存儲Replica的數據和tree_r_last的數據。tree_r_last的數據需要存儲的原因是PoSt要用到。特別注意的是，tree_r_last的數據并不是完整的Merkle樹數據，刪除了其中一些層的數據。

32G的Sector，對應的tree_r_last分成了8棵子樹，每棵子樹是8叉樹，默認存儲的時候，忽略了最低的兩層。也就是，去除最低兩層的存儲量為：

所以每棵子樹的存儲數據為4G*0.00223=9.13M。

也就是說，Sector持久化存儲比例在1.0022左右。

總結：

Filecoin存儲管理的邏輯主要在sector-storage中。Sector的處理任務，可以通過多個Worker完成。每個Worker的存儲目錄結構一致，Sector數據可以在多個Worker之間通過Http服務傳輸。Sector處理過程中，最大的存儲需求量在512G左右。持久化存儲比例為1.0022。

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