Filecoin技术分析:深入理解存储管理

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支持的加速器DivInc推出DWeb Web3加速器:金色财经报道,创业加速器DivInc宣布,在Filecoin Foundation for the Decentralized Web (FFDW)的支持下,将推出其2023年秋季DWeb for Social Impact accelerator。DivInc的2023年秋季DWeb for Social Impact Accelerator支持由BIPOC领导的初创公司开发利用DWeb和Web3技术的全球解决方案。

这个为期12周的项目将于2023年9月至11月在休斯顿举行,最多10家公司将被接受参加。项目完成后,每家参与公司将获得1万美元的非稀释性种子资金。[2023/4/22 14:19:37]

Manager-管理多个Worker

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

FIL突破10美元:FIL突破10美元,现报10.001美元,日内涨幅达到26.24%,行情波动较大,请做好风险控制。[2022/8/1 2:50:24]

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。

03?Worker&Store

Filecoin网络当前全网有效算力为12.425EiB:金色财经报道,Filfox浏览器数据显示,Filecoin网络当前区块高度为1199167,全网有效算力为12.425EiB,总质押量约为1.1836亿枚FIL,活跃矿工数为3395个,每区块奖励为23.5769FIL,近24小时产出334630枚FIL,24小时平均挖矿收益为0.0258FIL/TiB,目前FIL流通量为183697443。当前销毁28415982枚FIL。[2021/10/15 20:31:47]

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。

DeFIL 2.0 现已上架麦子钱包去中心化应用商店MWDS:据官方消息,Filecoin去中心化金融服务平台DeFIL 现已上架麦子钱包去中心化应用商店,用户现可通过麦子钱包应用商店检索\"defil\"查阅,或在官网下载麦子钱包后切换BSC网络搜索defil进行交互操作。

据悉,麦子钱包 (MathWallet) 拥有近百万活跃用户。DeFIL 2.0的定位是去中心化的Filecoin借贷和金融服务平台。[2021/9/6 23:03:41]

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。

中币将于8月5日20:30开启Filecoin期货代币FIL6Z的申购:根据官方公告,中币(ZB)将于8月5日20:30开启Filecoin的六个月流动性期货FIL6Z的申购。此次申购活动仅限中币(ZB)新APP用户。FIL6Z全称Filecoin6Month ZB,是中币(ZB)推出的Filecoin 6个月的期货产品,可在ZB、ZBG、BW多平台流通。

Filecoin是IPFS的代币,IPFS全称InterPlanetary File System,星际文件系统,是一个点对点的分布式文件系统,通过底层协议可以让存储在IPFS系统上的文件.。该项目于 2017年8月启动,在30分钟内筹集了超过2亿美元,投资方包括YC Combinator、文克莱沃斯兄弟基金、红杉资本、DCG集团等机构。[2020/8/2]

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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