TOR:Filecoin技术分析：深入理解存储管理_Fresco Network

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200美元关口 日内涨幅为8.6%:火币全球站数据显示，FIL短线上涨，突破200美元关口，现报201.4468美元，日内涨幅达到8.6%，行情波动较大，请做好风险控制。[2021/4/1 19:36:16]

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。

火币现已暂停FIL充提业务:据官方公告，由于FIL主网升级，火币全球站现已暂停FIL的充币和提币业务。待升级完成后将第一时间恢复，具体时间将以公告另行通知。[2020/12/20 15:50:09]

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：

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。

Filecoin经济模型的更改有利于其未来生态发展:11月5日晚7点，58学院第二十期AMA《FIL上线即暴跌 昙花一现？》邀请到了1475的COO Flora做客直播间，Flora表示，Filecoin官方对其经济模型进行了多次更改，之前矿工们前置抵押的压力较高，官方则将其经济模型更改为立即释放25%区块奖励，剩下75%则分180天释放。对大多数矿工来说，更改后的回本周期至少缩短了1/4，大大减少了矿工的资金压力，这将有利于其未来的生态发展和币价表现。从长期来看，FIL的全网释放量十分可观，但未来其币价的表现则还需取决于数字货币市场的整体行情和Filecoin的生态应用的实际落地情况。[2020/11/5 11:44:40]

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。

Gate.io：FIL现货价格已达203.25美金，涨幅515.90%:据官方公告，Gate.io已经根据用户FIL6持仓情况完成首批FIL分发并在16点上线现货FIL交易，用户可在账户账单明细中查看详情。

Gate.io提示：第一天Gate.io平台释放总量约为1.3w枚。FIL初期流通量很低，后续随着每日释放和外部代币流入，流通量将会迅速上升，价格将会面临很大压力，请务必注意价格变化，切勿追高造成损失。详情点击原文链接。[2020/10/15]

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：

掌柜调查署｜节点资本创始合伙人杜均：Filecoin矿机相对比特币矿机生产门槛更低:在今日举行的掌柜调查署中，针对“Filecoin未来的产业链会是什么样的?在每个环节都会有什么样的投资机会“的问题，节点资本创始合伙人杜均表示，在传统POW项目铸币这个事情上，比如比特币铸币（矿机）是具备一定技术和资金门槛的，需要投入大量的资金和时间。但是Filecoin铸币（矿机）相对就容易许多，所以大量的“从业者”由于利益相关进行宣传，所以热度确实高涨。更多详情见原文链接。[2020/7/4]

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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