Filecoin技術分析：深入理解存儲管理_TOR

Filecoin的存儲單元稱為扇區。對傳統硬盤結構理解的小伙伴，對這個術語應該比較親切，傳統硬盤的最小存儲單元就叫Sector。為了證明Sector的存儲，Filecoin進行了一系列的處理，傳說中的P1/P2/C1/C2。在處理過程中，一個Sector的計算會生成若干文件，最終會生成replica。相關文件是如何組織的？Cache都是由哪些文件組成，分別是多大？本文就從存儲的角度看看這些過程和邏輯。

Filecoin的存儲管理的邏輯主要實現在sector-storage項目中。在深入理解Sector存儲邏輯之前，先講講Worker和Manager。

01?相關術語

Worker-處理P1/P2/C1/C2的服務，Worker又分為兩種：localworker和remoteworker。localworker處理本地服務處理，remoteworker支持遠程服務處理

Lens Protocol Profiles持有地址總數突破10萬:2月8日消息，據Dune Analytics數據顯示，Lens Protocol Profiles NFT持有地址總數已突破10萬，其中9.78萬個地址僅持有一枚Lens Protocol Profiles NFT。此外，63.8%的持有地址在Lens社交平臺僅有不到10次互動（帖子、評論或鏡像），41%的持有地址互動間隔大于3個月。[2023/2/8 11:54:58]

Manager-管理多個Worker

Scheduler-調度器，調度多個Worker，一個Manager通常有一個Scheduler

Store-Sector存儲系統

02?Sector存儲

Sector處理相關的文件存儲在Store中。Store通過sectorstore.json進行配置：

火幣全球站已恢復FIL充提業務:據官方公告，FIL錢包升級已完成，火幣全球站現已恢復FIL(Filecoin)的充幣和提幣業務。[2021/7/1 0:20:26]

CanSeal表明Store可以用來Seal，CanStore表面Store可以持久存儲Seal的結果(replica)。Weight是權重，在多個Store選擇時使用。ID是Store的UUID編號。

一個Store中存在三種存儲，分別對應三種目錄：unsealed(未封存的文件)，cache，sealed。

03?Worker&Store

sector-storage項目的README中的這張圖很好的解釋了sectorstorage的各個模塊以及相互的關系：

整幅圖分為上下兩個部分：上部分是Manager，下部分是RemoteWorker。Manager中包括一個LocalWorker。stores.Index是所有Sector存儲的索引。Scheduler，上部分的中間，管理所有的Worker，并且調度Sector相關的存儲。

Filecoin網絡目前總質押量約為4922萬枚FIL:據IPFS100.com報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為588546，全網有效算力為3.320EiB，總質押量約為4922萬枚FIL，活躍礦工數為1595個，每區塊獎勵為24.7385FIL，近24小時產出量為347817FIL，24小時平均挖礦收益為0.1005FIL/TiB，目前FIL流通量為101267831FIL。

目前有效算力排名前三的分別為：F01248（智合云zh）以75.77暫居第一，F02770（時空云&靈動）以72.63PiB位居第二，F0127595（時空云）以67.54PiB位居第三。[2021/3/17 18:52:29]

workermanagementAPIs通過/rpc/v0的jsonRPC接口實現remoteworker的管理。通過/remote的HTTPAPI實現存儲的Fetch操作，簡單的說，傳輸文件。specs-storage.Prover/Sealer/Storage是Manager暴露出來的接口，實現Sector的證明，封存和存儲。

Gate.io 已完成11月6日FIL代幣轉化分發，總量約1.3萬枚:據官方公告，Gate.io今日（11月6日）已經根據用戶FIL6持倉情況完成FIL分發，總計約1.3萬枚，用戶可在賬戶賬單明細中查看詳情。目前Gate.io已經支持Filecoin（FIL）現貨交易，充值提現，杠杠交易，幣幣理財，永續合約交易，三倍ETF交易等全線系列產品和服務。[2020/11/6 11:51:34]

每個連接到Manager的Worker會和Manager同步它的內存/CPU以及顯存的信息。Scheduler在接受到新的請求時，會針對請求(Task)的類型以及資源的需求，從當前Worker中挑選最合適的Worker進行請求的處理。如何選擇Worker，感興趣的小伙伴，可以查看selector的相關邏輯。

從存儲的角度，重新整理一下，這些關系：

Gate.io中午12點上線STAR交易，已為FIL用戶完成首次空投:據官方公告，Gate.io將于11月3日（今日）12:00上線文曲星Filestar（STAR）交易，按照計劃，Gate.io已按照1FIL：0.1STAR比例完成首次STAR代幣空投，第二次空投快照截取時間為 2020年11月10日08:00。[2020/11/3 11:30:37]

以一個Manager連接兩個Worker為例。Worker只能Seal，但是不能Store。為了更清楚展示Worker之間的數據傳輸，第一個Worker只做Precommit1，第二個Worker做Precommit2和Commit。

04?SealTask

理解SealTask，最好對照了Sector的狀態管理一起看。對Sector狀態管理還不熟悉的小伙伴，可以查看之前的文章：

Filecoin-Sector狀態管理邏輯

接下來，看看每個SealTask對應的存儲數據的變化。

AddPiece

如果其中左邊的Worker接收到任務，AddPiece任務會在unsealed目錄中創建原始數據。

PreCommit1

PreCommit1階段，簡稱P1，針對SDR算法，計算若干層數據。如果Sector是32G，需要計算11層。對SDR算法不熟悉的小伙伴，可以看看之前的文章：

經過PreCommit1，生成的數據存儲在Cache中：

PreCommit2

PreCommit2的階段，簡稱P2，生成Replica，計算ColumnHash，并生成Merkle樹(tree_d,tree_c,tree_r_last)。因為P2，不在同一個Worker處理，在進行處理之前，需要先傳輸給合適的Worker，處理的結果同樣存儲在Cache中：

Commit和Finalize

在Commit生成證明后，進入Finalize狀態，Finalize可以理解成“歸檔”。因為在Worker上沒有Store能力，刪除不需要持久化的數據，需要持久化存儲的數據，將傳輸回Manager。

05?數據存儲量

以32G的Sector為例，在處理過程中需要存儲的數據如下：

原始數據-32G

原始數據Merkle-32G

P1layer-32*11G

P2-ColumnHash?&tree_c-32*2G

P2-Replica&tree_r_last-32G9.2M*8

總共：512G多一點。

06?持久化數據

Sector經過P1/P2/C1/C2處理后，也就是說，經過PoREP處理后，需要持久化存儲Replica的數據和tree_r_last的數據。tree_r_last的數據需要存儲的原因是PoSt要用到。特別注意的是，tree_r_last的數據并不是完整的Merkle樹數據，刪除了其中一些層的數據。

32G的Sector，對應的tree_r_last分成了8棵子樹，每棵子樹是8叉樹，默認存儲的時候，忽略了最低的兩層。也就是，去除最低兩層的存儲量為：

所以每棵子樹的存儲數據為4G*0.00223=9.13M。

也就是說，Sector持久化存儲比例在1.0022左右。

總結：

Filecoin存儲管理的邏輯主要在sector-storage中。Sector的處理任務，可以通過多個Worker完成。每個Worker的存儲目錄結構一致，Sector數據可以在多個Worker之間通過Http服務傳輸。Sector處理過程中，最大的存儲需求量在512G左右。持久化存儲比例為1.0022。

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