以太坊:Filecoin技术分析:深入理解存储管理_filecoin币价

Filecoin的存储单元称为扇区(Sector)。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:local worker和remote worker。local worker处理本地服务处理,remote worker支持远程服务处理

Manager - 管理多个Worker

FIL突破70美元关口 日内涨幅为13.08%:火币全球站数据显示,FIL短线上涨,突破70美元关口,现报70.0149美元,日内涨幅达到13.08%,行情波动较大,请做好风险控制。[2021/5/24 22:38:25]

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(存储Seal相关的临时文件),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:应看好Filecoin长期价值和对产业发展的赋能:2020年11月12日,在深圳会展中心召开的分布式存储大会正在举办,“区块链分布式存储未来发展”等Filecoin相关探讨进入大众的视线。虽然分布式云存储市场潜力巨大,矿工们前置抵押代币不足的疑难和FIL持币者们观望不前的态度,将会加剧当前Filecoin生态前行的难度。

对此矿业巨头1475发表看法:Filecoin的机制虽然保障了Filecoin网络的稳定性和服务质量,但也决定了每一位投资者都必须是长期的参与者,我们应看好其长期价值和对产业发展的赋能,不能用短期投机的心态面对它。[2020/11/14 20:49:24]

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(缓存文件),sealed(封存后的文件)。

03 Worker & Store

sector-storage项目的README中的这张图很好的解释了sector storage的各个模块以及相互的关系:

友矿合伙人曙光:FIL一币难求是因为前期抵押需求大:金色财经现场报道,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“分布式存储中国行首站暨开源矿池IPFS私享会”2020年11月13日在北京举行。友矿合伙人曙光在会上表示,一币难求是基于有大量抵押需求,首先太空竞赛的释放币比较少,加上每天挖出来的FIL只释放25%,剩下的180天释放,所以前期的缺口很大。矿工可以根据自己的前期资金规模去买币或者找交易所借贷。[2020/11/13 14:13:27]

整幅图分为上下两个部分:上部分是Manager,下部分是Remote Worker。Manager中包括一个Local Worker。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。

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]

worker management APIs通过/rpc/v0的jsonRPC接口实现remote worker的管理。通过/remote的HTTP API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。

社交平台Snapchat宣布与Filenet基金会达成深度战略合作:近日,社交平台Snapchat宣布与Filenet基金会达成深度战略合作,双方就应用数据存储及流量分发等业务展示技术及商业合作。Snapchat计划将平台上量200PB的数据部署在Filenet主网节点,以提升用户的产品使用体验,此次合作将降低Snapchat的存储成本。

据悉,Snapchat是由美国斯坦福大学两位学生开发的一款“阅后即焚”照片分享应用,其用户每天上传1.5亿张照片,估值160亿美元。[2020/3/5]

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 Seal Task

理解Seal Task,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Seal Task对应的存储数据的变化。

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Column Hash,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:

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

P1 layer - 32*11G

P2 - Column Hash  & tree_c - 32*2 G

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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