分布式與集群分久必合,淺析Filecoin集群架構優化方向_COI

關于Filecoin集群的探索，由來已久、從未停歇。

如果把Filecoin挖礦比作建造高樓大廈，那么，集群就像打地基，地基的架構、材料質量、施工方案等都影響著這棟房子能蓋多高、多寬、最多可承載多少人，能否在臺風、暴雨、地震等自然以及人為因素侵擾之際依舊巋然不動、屹立不倒。

如果說Filecoin是區塊鏈的底層基礎設施，那么，集群架構就是Filecoin的底層基礎設施。接下來，我們從集群發展的三個階段來談談Filecoin集群的優化方向。

分布式與集群

什么是集群？?

集群是指在多臺不同的服務器中部署相同應用或服務模塊，簡單來說，集群指的是將幾臺服務器集中在一起，實現同一業務。

香港政府成立Web3.0發展專責小組，成員7月1日履新:金色財經報道，香港特區政府已宣布成立Web3.0發展專責小組。專責小組成員包括15名來自相關業界的非官方成員，以及相關主要政府官員和金融監管機構的代表。此專責小組主席由香港財政司司長陳茂波擔任，成員則選自政府相關部門、金融監管機構和行業標桿企業。安全審計公司CertiK聯合創始人顧榮輝教授也受邀加盟，名列15名非官方成員中。非官方成員任期由7月1日起生效，為期兩年。

香港特區政府于去年10月發表《有關虛擬資產在港發展的政策宣言》，說明政府對行業的政策立場和方針，市場對此反應踴躍。虛擬資產是Web3.0生態圈的重要一環，政府將成立有關的專責小組，就Web3.0在港的可持續和負責任發展，向政府提交建議。[2023/7/2 22:12:52]

集群一般是指物理集中、統一管理的，從形態上來說，集群只是一個物理形態，但并不是一個工作方式，從工作方式來說，集群也分為單機結構集群、集群結構集群以及分布式結構集群。

歐洲央行確定數字歐元原型，今年晚些時候將決定是否以新格式開發:金色財經報道，歐洲央行（ECB）已經敲定數字歐元的原型，準備在今年晚些時候就是否以新形式開發歐盟的法定貨幣做出決定。歐洲央行表示，其潛在的央行數字貨幣（CBDC）的設計可以促進創新，但對使用Web3式的分布式賬本技術和智能合約似乎更持懷疑態度。[2023/5/30 11:48:16]

?單機結構組成的集群

這里說的單機結構并不是單臺礦機，而是指由一臺一臺礦機組成的集群，之所以稱為單機結構，是因為這種集群沒有做具體的功能細分，一臺礦機幾乎包含了所有的功能。

以Filecoin挖礦為例，假設Filecoin挖礦有六大流程，單機結構組成的集群是指這六大流程都放在一臺礦機上，這一臺臺礦機同時也組成了一個集群，但是每一臺礦機都是獨立的個體，其中的系統交互性比較低。

數據：近1億枚USDC從USDC Treasury轉移到Coinbase:金色財經報道，Whale Alert數據顯示，99,999,999枚USDC從USDC Treasury轉移到Coinbase。[2022/11/19 13:22:57]

單機結構組成的集群相對來說比較粗線條，所有的流程都呈現在一個礦機上，這將降低處理效率，降低各功能模塊之間的可組合性，就Filecoin挖礦而言，這可能會增加生成有效算力的時間周期。

集群結構組成的集群

集群結構組成的集群也是由一臺臺礦機組成，和單機結構所組成的集群的主要區別在于，集群結構中的單臺礦機并非一次性承擔了所有的流程，而是專注于單個流程，?因此，集群結構組成的集群的細分度和顆粒度比單機結構所組成的集群更高?。

以Filecoin挖礦為例，P1、P2、C1、C2等每個流程都有多臺礦機共同提供，?因此，集群的處理能力和效率能夠得到成倍數的提升，能夠降低系統之間的耦合度，提升管理的效率和集群的效能。

礦企Core Scientific 8月份產出1334枚比特幣，售出1125枚比特幣:9月7日消息，比特幣礦企Core Scientific發布8月份生產和運營更新，Core Scientific的自挖礦業務在8月份生產了1334枚比特幣。自挖比特幣生產受益于本月約17,000臺新服務器的部署。多個數據中心的削減活動增加限制了生產進展。

該公司在本月將其自挖礦服務器機群擴展至127,716臺，將哈希率提高至12.69 EH/s。公司預計在2022年底前額外部署約43,000臺自挖ASIC服務器。截至8月31日，Core Scientific還為超過97,000臺客戶擁有的ASIC服務器提供數據中心托管服務、技術和運營支持。

在8月份，該公司以23014美元的均價出售了1125枚比特幣，總收益約為2590萬美元。截至8月31日，公司持有1409枚比特幣和約4,720萬美元現金。[2022/9/7 13:13:16]

Matrixport宣布支持TON生態系統和Toncoin代幣:7月6日消息，數字資產金融服務公司Matrixport宣布在其加密金融服務系列中支持The Open Network（TON）生態系統，并在Matrixport應用程序上線TON原生代幣Toncoin，通過Matrixport的第三方機構托管服務Cactus Custody提供Toncoin機構托管和保管服務。（PRNewswire）[2022/7/6 1:54:11]

相比于單機結構，當公司業務規模擴大時，集群結構能夠更快、更加具有針對性的增加相對應的設備，以滿足業務需求。

分布式集群

集群架構組成的集群走的是“精致化”的路線，將功能全部分開，有助于在最大程度上提高效率，但是也存在一定程度上的資源浪費。

我們都知道，Filecoin挖礦并不是所有的流程都是完全獨立的，其中的許多流程甚至是互相交互的，例如P1和P2的工作和數據封裝有關，C1和C2?的工作和zkSNARK有關，那么，就可以將這些相關的流程放在一起，在保證最大效率化的同時，提高礦機利用率，提高服務的復用性，并且降低成本。

雖然說，每種集群都有各自的優點，都對應不同的場景。但總得來說，分布式集群相對于單機集群而言，有著降本增效的作用，相對于集群架構組成的集群而言，能夠減少資源浪費，提高服務的復用性。

事實上，時代日新月異，集群的架構也是在不斷地發展進步的，分布式與集群分久必合合久必分，一個真正優秀的集群管理者和構建者，必然能夠選取最符合公司現狀的集群模式，然后在根據業務情況進行個性化部署。

Filecoin集群架構優化方向

結合上文所說的知識，一起來思考下面的兩個問題，進而對Filecoin集群的優化方向有更深的理解。

Filecoin基于IPFS協議將云存儲構建了一個去中心化的存儲交易市場，主要包括‘’存儲”和“檢索”兩個市場，目前，礦工們獲得區塊獎勵主要是在存儲市場挖礦為主。

Filecoin挖礦的四個階段

Filecoin挖礦一般要經歷“P1、P2、C1、C2”這四個階段：

P1階段主要是將文件打碎、分片，并計算原始數據的merkle樹，這一階段主要耗費的是CPU，大概耗時4小時；

P2階段需要生成Replica，計算ColumnHash，?這一階段對gas的需求比較大，這一階段主要是GPU在工作，大概耗時二十分鐘；

C1階段是不上鏈的，并且大概只需要耗費幾秒鐘；

C2階段主要是零知識證明的電路處理以及生成零知識證明的過程，大概耗時四十分鐘。

P1要4個小時，這個是必不可少的，這就不難解釋為什么在Filecoin第一階段測試、第二階段測試以及太空競賽開跑時，礦工節點最快的出線時間也是在四個小時之后，即用戶一般中午才能看到數據。

問題一：“礦商如何才能在最短的時間內封裝最多的數據？”

例如，P1要4個小時，那是跑完了P1再跑P2、C1、C2，還是考慮進行1個P1和3個P2的組合進行跑，到底要怎么樣組合才能讓自己的有效算力封裝速度最快？

Filecoin礦機的組成

一個計算機集群，是指集成的硬件和軟件緊密連接、分層架構、彼此協調，共同完成某項任務。因此，我們不僅要思考關于軟件組合的問題，我們還要思考關于硬件搭配以及軟件和硬件如何搭配的問題。

我們都知道，Filecoin礦機的硬件部分主要是由Worker、Miner和Storage這三部分組成的。Worker負責寫入數據，需要的是高性能的AMD處理器;?Miner負責發送和接收數據，其主要工作是Post，也就是說需要用到顯卡和GPU;??Storage負責存儲數據，相當于給數據安家，這時候需要用到高品質的硬盤等。

問題二：?“我們該如何搭配各個組件，才能做到既可以獨立開發、獨立部署、獨立排查，又能做到互相搭配、降低耦合度、讓系統更利于擴展和靈活變通，從而讓集群性能發揮到最大”？

看到這里，相信聰明的你已經明白了，問題一主要是從Filecoin挖礦原理方面著手，進行的是軟件方面的優化，其主要目的是在最短時間內封裝最多的有效數據；問題二主要是從Filecoin硬件配置入手，其主要目的是合理搭配Filecoin礦機的各個組件，做到資源不浪費、流程不繁雜、提升硬件管理的“顆粒度”，從而提升效能。

一個真正優秀的集群管理者和架構者，不僅要做到單方面的最優解，還要能平衡軟件和硬件之間的矛盾，讓集群以最低的單位成本，最快的速度，封存最多的數據。

畢竟，在Filecoin網絡里，單位時間內封存的數據越多，有效存力的增長速度越快，有效算力就越多，進而拿到的區塊獎勵也就越多。

來源：金色財經

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