深度解析IPFS怎樣實現文件存儲_LOC

概述

IPFS-InterPlanetaryFileSystem星際文件系統，是一個點對點的分布式文件存儲系統，IPFS的愿景是構建一個全世界的分布式網絡，用來替代傳統中心化的服務器模式，所有的IPFS節點組成一個分布式網絡，每個節點都可以存儲文件，用戶可以從IPFS構建的網絡中以DHT(DistributedHashTable，分布式哈希表)的方式獲取文件，從而實現了新一代的完全去中心化的網絡，旨在取代現有的萬維網。IPFS功能很豐富，包括DHT組網，文件存儲，Bitswap文件交換等功能。本文主要介紹IPFS的文件存儲原理，文件上傳到IPFS節點存儲時，節點會將文件分塊后進行存儲，每個文件以MerkleDAG的格式組織，而MerkleDAG的根哈希則用來表示該文件。本文將對IPFS存儲進行詳解，所述的IPFS的版本為v0.6.0。

CID

在介紹IPFS存儲文件的遠離之前，先介紹一個重要的標識——CID，CID是IPFS中用來表示內容的標識，可以用來表示一個文件，也可以用來表示一個文件塊。如下所示，CID是一個字符串，它主要由Version、Codec和Multihash三部分構成，Version目前分為v0和v1版本，v0版本的CID可以由V0Builder生成，v0版本的CID以Qm字符串開頭，v1版本的CID可以由V1Builder生成，v1版本的CID主要包含三個部分Codec，MhType和MhLength，其中Codec是表示內容的編碼類型，例如DagProtobuf，DagCBOR等，MhType是哈希算法，例如SHA2_256(默認的哈希算法)，SHA2_512，SHA3_256，SHA3_512等等，MhLength是生成哈希的長度，默認用-1表示根據哈希算法確定長度。

現場丨中國銀行業協會首席信息官高峰：大數據、區塊鏈、5G等多種技術生態融合有利于金融深度和廣度發展:金色財經報道，在上海舉辦的外灘大會上，中國銀行業協會首席信息官高峰現場進行主題分享《生態銀行讓金融更普惠》指出，5G為生態銀行帶來了新的機遇，5G主要是為移動場景下云計算、大數據、區塊鏈這些技術的基礎提供了環境，多種技術的生態融合，有利于金融的深度和廣度發展，場景能不能做成生態，關鍵是深度有多深，有多深才會有多寬。[2020/9/26]

IPFS組件介紹

IPFS用IpfsNode表示IPFS的節點，存儲相關組件的如下所示：

這些組件的關系如下圖所示，最上層是DAGService，它組合了BlockService組件，而BlockService組合了GCBlockstore組件，然后GCBlockstroe包含BaseBlocks和GCLocker兩個組件，最后BaseBlocks組合了最原始的blockstore組件。

陳曉豐：區塊鏈技術在金融領域的應用廣度和應用深度都得到提升:金色財經現場報道，2020年9月22日下午，區塊鏈行業應用反洗錢標準討論會在北京召開。杭州趣鏈科技有限公司質量標準部總監陳曉豐表示，區塊鏈技術作為“新基建”的重要支撐技術，在金融領域的應用廣度和應用深度都得到了很大的提升。趣鏈科技參與研制區塊鏈行業應用反洗錢的標準工作，將使金融領域的研究和探索進入了更深的層次，增強服務金融、賦能金融的能力和實力。[2020/9/22]

接下來分別介紹這些組件的功能:

Pinning：固定CID的管理器，主要負責將文件或者文件塊的CID固定，固定CID的塊不會被GC掉。上傳的文件最后的文件的CID都會被固定住，防止被GC。

Blockstore：GCBlockstore類型，組合Blockstore和GCLocker兩個組件。

BaseBlocks：原始的blockstore，提供了對Block的Get/Put/Has/DeleteBlock等操作。

聲音 | 解放軍報：加快推進區塊鏈軍事應用，不斷拓展其應用廣度和深度:11月20日，解放軍報刊文《軍報關注：區塊鏈如何影響現代軍事》。文章表示，區塊鏈由此所體現的技術特性，恰好可以滿足軍事領域的一些特定需求。區塊鏈去中心化的特性契合抗毀生存的軍事需求。區塊鏈可追溯不可篡改的特性契合作戰指揮強信任需求。區塊鏈透明開放集體參與的特性契合信息安全共享的軍事需求。在作戰領域，區塊鏈的去中心化、可擴展、跨網絡分布、強加密等特點，可有效提升作戰網絡的安全性抗毀性，大大增強作戰體系的彈性韌勁。在軍事管理領域，區塊鏈的機器信任機制，可減少軍事管理過程中人為因素帶來的不確定性、多樣性和復雜性。區塊鏈在軍事領域的應用，各國軍隊更是處于探索階段，加快推進區塊鏈軍事應用，不斷拓展其應用廣度和深度，可采取以下措施。1.加強區塊鏈軍事應用的統籌規劃。2.創新區塊鏈軍事應用模式。3.突破區塊鏈軍事應用技術瓶頸。[2019/11/21]

GCLocker：用來鎖住blockstore，保護blockstore防止被GC影響。

聲音 | 中國銀行前行長：區塊鏈等技術的深度融合將建立新的數字信任機制:在10月27日北京通州舉辦的“2019全球財富管理論壇”上，中國銀行前行長、中國互聯網金融協會區塊鏈工作組組長、第十二屆全國人大財經委員李禮輝表示，大數據、區塊鏈等技術將提供分布式、低成本、可認證的技術平臺，建立數字信任機制。區塊鏈與人工智能技術的深度融合正在建設新的數字信任機制，提高財富管理金融的效率。（億歐金融）[2019/10/27]

Blocks：提供Block的服務，組合Blockstore組件，提供了GetBlock/GetBlocks、AddBlock/AddBlocks、DeleteBlock等操作。

DAG：IPFS的默克爾DAG的服務，組合BlockService組件，提供Get/GetMany，Add/AddMany，Remove/RemoveMany等操作。

文件存儲流程

動態 | 京東云與京東數科深度合作 共推區塊鏈“上云”:7月17日消息，京東云在京宣布與京東數科達成區塊鏈技術服務領域的深度合作。雙方發布智臻鏈“云”建設規劃，同步上線了“區塊鏈防偽追溯”、“區塊鏈數字存證”兩款SaaS應用。[2019/7/17]

文件上傳時將文件添加到IPFS的倉庫中，上傳的流程可以如下圖所示，生成默克爾DAG的結構，生成的結構有兩種Layout：balanced和trickle的。這里介紹默認的balanced結構，首先生成root作為根節點，然后將文件分割，默認按照256KB大小讀取一個chunk，生成葉子節點，依次生成node1，node2，root節點會有Link指向掛在root節點的葉子節點node1和node2。root節點下面能夠Link的葉子節點數量是有限的，IPFS中默認設置的是174個。

如下圖所示，超過174個后則會新創建一個newroot節點，并Link到oldroot，新的chunk作為node3被newroot直接Link。

當繼續有新的chunk添加時，則會生成node34作為node3和node4的父節點，node34含有兩個Link分別鏈接到node3和node4。

IPFS在init的時候會生成.ipfs目錄，如下圖所示，其中blocks則為文件塊存儲的目錄，datastore為leveldb數據庫，其中存儲了文件系統的根哈希等，存儲相關的配置關聯在.ipfs目錄下面的config文件。

經過上面的步驟，文件已經切塊并轉化成MerkleDAG的結構，接下來詳細介紹每個塊是如何進行存儲的流程。

如下圖所示，一個Block存儲時，首先由dagService調用Add進行添加；之后由blockService調用AddBlock添加該Block；再調用arccache的Put，arccache是對存儲的Block做arc策略的緩存；再之后由VerifBS調用Put進行存儲，VerifyBS主要對CID的合法性進行校驗，合法則進行Put；接著blockstore調用Put進行存儲，Put函數中會對CID進行轉化，調用dshelp的CidToDsKey方法將CID轉化成存儲的Key；再接著調用keytransform.Datastore的Put，Put函數中會將前綴拼上，這時Key加上了前綴/blocks；然后調用measure的Put函數，measure是對mount的封裝；之后調用mount的Put函數，mount和IPFS的config配置文件中結構對應，根據key去查找對應的datastore，由于前綴是/blocks則可以找到對應的measure；調用該measure的Put函數；最后調用flatfs的Put函數，由Put函數調用doPut最終調用encode函數將完整的block寫入的目錄指定為/home/test/.ipfs/blocks/WD，其中WD來自于blocks/CIQFSQATUBIEIFDECKTNGHOKPOEE7WUPM5NNNSJCCDROMM6YHEKTWDY中的倒數第三第二個字符。這樣該Block則寫入了該目錄下面的文件中。

總結

IPFS文件存儲格式為默克爾DAG格式，每一層Links大小為174個，超過了則會重新調整。文件存儲過程中有多個Datastore進行了組合和封裝，每個Datastore功能比較單一，例如arccache只做Block的緩存，VerifBS只做CID的校驗，這樣做的好處是每個組件功能明確，不好的地方在于組合太多，調用深度太深，加上內部都是用interface，好幾個組件都實現了該interface，不便于閱讀。

IPFS的存儲模式面向互聯網用戶而設計，因為它的開放性，允許所有節點隨意接入，已接入IPFS網絡的節點可以自由查找內容，不適合直接用來作為企業的文件存儲服務。但其分布式存儲的特點，很容易進行存儲的動態擴容，可以通過結合節點認證機制和DHT查找內容的剝離，為企業的分布式存儲系統，另外配合區塊鏈技術，通過鏈上鏈下協同技術，很容易地解決鏈上存儲容量不足的問題。

了解IPFS和Filecoin資訊，參與Filecoin挖礦，可聯系IPFS研習社，微信號：XF2020IPFS

Tags：LOCLOCKBLOBLOCHebeBlockBlockPortalBlockNoteXbloc幣哪里可以交易

UNI