TOR: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

DeFIL2.0 TVL突破1.67亿美金:据最新消息,截至目前,DeFIL2.0平台总锁定价值(TVL)已突破1.67亿美金,借款总金额近5000万美金。同时,Uniswap上DFL-USDT LP流动池资金量已超过1150万美金,排名全球第56位。据悉,DeFIL2.0将于8月23日正式上线FIL永续标准算力通证FILST,FILST可流通,挖矿产出高于传统算力。[2021/8/18 22:21:29]

Manager-管理多个Worker

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:

永续标准算力通证FILST将于8月上市:据官方消息,永续标准算力FILST即将于2021年8月上市,FILST是基于DeFIL2.0的算力NFT,通过智能合约去中心化形式发行的标准化算力通证。 一枚FILST将始终锚定1GB的FIL满存算力,用户通过质押FILST可获得相应算力的FIL挖矿产出。此外,FILST还可以在DeFIL2.0的智能合约中用于借贷,也可在二级市场进行交易。作为永续性质的算力通证,FILST的内在价值将包括底层算力对应的未来所有挖矿收益以及底层算力对应的质押币所有权。FILST的发行赋予了FIL矿商算力流动性,降低了用户的挖矿门槛。[2021/7/28 1:21:02]

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。

Filecoin全网实际流通市值约160亿人民币,减产倒计时24天:数据显示,Filecoin主网上线不到半年已经上线120家交易所,包括火币,okex,币安,coinbase,bitfinex,bittrex,zb,gate等全球所有主流交易所,当前24小时交易额143亿人民币,总流通市值550亿人民币,实际流通市值约160亿人民币。此前消息,Filecoin代币预设释放中的SAFT部分将于4月15号全部线性释放完毕,之后流通到市场的Filecoin预计每天减少28万枚,即每天减产43.2%。[2021/3/22 19:06:28]

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

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:

Filecoin网络已完成重要升级,区块奖励从15个减少为10.5个FIL:据区块浏览器filfox.info数据显示,分布式储存网络Filecoin的出块奖励由约15个下降到10.5个FIL。此前Filecoin开发者Jennifer在Slack社区上发布信息表示当块高度达到138720,网络将进行一次重大升级,目前该升级已经完成,开发者建议矿工升级到lotus0.9.1以确保稳定运行。[2020/10/12]

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。

t01155成为FIL太空竞赛第一个出块的非官方节点:据filfox数据,北京时间11:28,点存科技集群节点t01155成为Filecoin太空竞赛第一个出块的非官方节点,块高为656,目前该节点已经挖到了两个块。另外,非官方节点也增加到了9个。点存科技表示,其实在之前点存科技就已出块,但是官方代码存在bug导致出块失败,这似乎也是太空竞赛中发现的第二个bug。[2020/8/25]

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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