【Filecoin源码仓库全解析】第三章（下）：存储提供方（矿工）的配置操作

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欢迎大家来到第三章的下篇，经过上篇 《【Filecoin源码仓库全解析】第三章（上）：存储提供方（矿工）的配置操作 》的内容阅读后，我们应该能会对Filecoin存储市场机制和市场中的各角色职能有了更深刻的认知，并且可以配置自身节点角色，成为存储提供方（矿工），参与挖矿了。

        

上一篇，我们讲解了如何
在工程上申请存储矿工角色，本篇，我们将深度剖析存储矿工对象的
源码结构，方便大家从根本上理解矿工的事务，并对存储矿工的生命周期做了一个总结。


3.6 存储矿工对象剖析

首先，我们来深度剖析一个存储矿工对象的
源码结构，这样便于大家从根本上理解矿工的事务。   


3.6.1 StorageMinerActor

我们在链上成功注册一个新的矿工身份后，Filecoin存储市场Actor（上帝）将调用CreateMiner()方法为我们生成一个新的存储矿工实例对象（StorageMinerActor），并返回其地址，这个新的实例对象结构如下：

  • type StorageMinerActor interface {
  •     //矿工向存储市场发送订单的方法。
  •     AddAsk(price TokenAmount, expiry uint64) AskID
  •     //提交扇区的方法。
  •     CommitSector(commD, commR, commRStar []byte, proof SealProof) SectorID
  •     //用于向链上提交时空证明的方法，证明矿工已实际存储了其声称的文件。
  •     SubmitPoSt(p PoSt, faults []FailureSet, recovered SectorSet, doneSet SectorSet)
  •     // 允许矿工为网络提供更多存储空间的方法
  •     IncreasePledge(addspace Integer)
  •     // 若缺乏复制证明证据，将用此方法惩罚矿工
  •     SlashStorageFault()

    [/ol]3.6.2StorageMinerState
    存储矿工会有自己的链上状态，仅在创建新区块时更新，并全网同步可追溯，可以理解为这是Filecoin网络为矿工们所维护的一组状态账本：

  • type StorageMinerState struct {
  •     //Owner 是拥有此矿工节点的账户地址
  •     Owner Address
  •     //Worker 是此矿工节点的工作账号地址
  •     Worker Address
  •     //PeerID 是应该用于连接这个矿工节点的libp2p对等身份
  •     PeerID peer.ID
  •     //PublicKey是矿工用于对区块进行签名的密钥的公共部分
  •     PublicKey PublicKey
  •     //PledgeBytes是此矿工提供给网络的空间量
  •     PledgeBytes BytesAmount
  •     //被锁定的抵押金额
  •     Collateral TokenAmount
  •     //当前抵押金额
  •     ActiveCollateral TokenAmount
  •     //未提取的抵押金额
  •     DePledgedCollateral TokenAmount
  •     //提取抵押币的时间
  •     DePledgeTime BlockHeight
  •     //Sectors 扇区集合
  •     Sectors SectorSet
  •     //提交PoSt证明的扇区
  •     ProvingSet SectorSet
  •     //在上一次PoSt提交期间状态变更为“完成”的一组扇区。
  •     NextDoneSet SectorSet
  •     //矿工所拥有的算力算量
  •     Power BytesAmount
  • }
    [/ol]3.6.3 Owner与Worker
            
    存储矿工角色有两个不同的地址:
  • 一个是Worker：负责完成所有事务活动，参与Ask订单、提交证明，提交新扇区等。
  • 另一个是Owner：地址是创建矿工的地址，支付抵押品等。
    小编认为需要这样区别和设计的原因归结为八个字：各司其职，安全第一。
    例如：Owner适合冷存密钥，安全级别更高，Worker常迁移和变更，安全级别更低。
            
    如下图所示，我们可以在~./filecoin/config.json下分别获取到worker和Owner的地址数据：
  • Worker => minerAddress
  • Owner => defaultAddress
    注意：查询Ask订单，选择交易时一定注意用worker地址来检索
    3.7 存储矿工的生命周期
    画了一个脑海中的草图，方便大家理解和记忆：
    如图所示，存储矿工的生命线主要有四条：
  • 存储交易
  • 创建区块
  • 停止挖矿
  • 失责惩罚（WIP）
    下面依次来介绍其生命周期中的这几个过程：
    3.7.1 存储交易
    Step1：操作节点参与链上身份注册，提交抵押与存储容量，成为一个存储矿工
    Step2：创建Ask订单，与用户节点交易。
    Step3：密封数据并提交复制证明（PoRep）于链上，更新订单状态，完成交易，并开启PoSt证明周期（证明期是矿工必须向网络提交空间时间证明的固定时间。）
    备注：这块内容可以继续深挖，后面有时间考虑单开一章节：与FilecoinProof相关
    Step4：存储矿工收集证明集合，创建PoSt，计算ProveStorage和StoragePower（算力）。
    备注：在证明期内，证明集会始终保持一致。在此期间系统增加的任何扇区都将顺延至下一个证明期内。
    Step5：当矿工完成他们的PoSt时，调用SubmitPoSt将其提交给网络，并伴随区块更新同步状态。
    3.7.2 创建区块
            
    当经历完存储交易的过程后，存储矿工已经具备了参与创建区块节点的竞选了，选票的生成逻辑如下所示：
  • //这块函数体内部逻辑官方提示将改动，就不一一解析了
  • func IsTicketAWinner(t Ticket, minersPower, totalPower Integer) bool {
  •     return ToFloat(sha256.Sum(ticket)) * totalPower
  • }
  • pTipSet := getHeaviestTipSet()
  • smallestTicket := selectSmallestTicket(pTipSet)
  • var tickets []Signature
  • baseTicket := smallestTicket
  • for {
  •     challenge := sha256.Sum(baseTicket.Bytes())
  •     postCount := estimator.GetPostCount(chain, pTipSet)
  •     proof := post.Prove(storage, challenge, postCount)
  •     ticket := minerPrivKey.Sign(sha256.Sum(proof.Bytes()))
  •     tickets = append(tickets, ticket)
  •     totalPower := getTotalPower(pTipSet)
  •     ourPower := getMinerPower(pTipSet, minerID)
  •     if IsTicketAWinner(ticket, ourPower, totalPower) {
  •         return tickets
  •     } else {
  •         baseTicket = ticket
  •     }
  • }
    [/ol]        
    同时，为了防止女巫攻击，选票需要被其他节点验证，同时，自身也将验证其他节点的选票：
  • //这块函数体内部逻辑官方提示将改动，就不一一解析了
  • func VerifyTicket(b Block) error {
  •     curTicket := selectSmallestTicket(b.Parents)
  •     for _, ticket := range b.Tickets {
  •         challenge := sha256.Sum(curTicket)
  •         if !VerifyProof(b.Proof, b.Miner, challenge) {
  •             return "Proof failed to validate"
  •         }
  •         pubk := getPublicKeyForMiner(b.Miner)
  •         if !pubk.VerifySignature(ticket, sha256.Sum(b.Proof.Bytes())) {
  •             return "Ticket was not a valid signature over the proof"
  •         }
  •         curTicket = ticket
  •     }
  •     state := getStateTree(b.Parents)
  •     minersPower := state.getPowerForMiner(b.Miner)
  •     totalPower := state.getTotalPower()
  •     if !IsTicketAWinner(curTicket, minersPower, totalPower) {
  •        return "Ticket was not a winning ticket"
  •     }
  •     return nil
  • }
    [/ol]        
    创建区块之前，首先要赢得选票，令所有对等节点之间达成一致。这里涉及到预期（Expected Consensus）共识，简而言之：
    是Filecoin基于拜占庭容错基础上的改进版，策略是每一轮里选举出来一名或者多名存储矿工来创建新的区块，赢选票的可能性和矿工已分配的存储（即与上文中ProveStorage、StoragePower强相关） 成比例。
            
    备注：这块内容也可以继续深挖，后面有时间考虑单开一章节：与Expected Consensus相关
    当你侥幸获得一张优胜选票时，将创建新块，结构体如下所示：
  • //这块函数体内部逻辑官方提示TODO，应该后期改动会比较大
  • type Block struct {
  •     Parents []*cid.Cid
  •     Tickets []Signature
  •     Proof post.Proof
  •     Ticket Signature
  •     MsgRoot *cid.Cid
  •     ReceiptsRoot *cid.Cid
  •     StateRoot *cid.Cid
  •     BlockSig Signature
  • }
    [/ol]        
    当完成区块创建之后，随之而来的是丰厚的上帝奖励（Filecoin        分发），具体的分发策略也处于WIP状态，目前测试网阶段是1000Filecoin        /Block。
    3.7.3 停止挖矿
            
    如果需要停止采矿，矿工必须履行完所有存储订单（即：名下所有Ask订单状态为Poster），并在PoSt提交期间将其从证明集中删除。
            
    之后，可通过客户端指令调用DePledge()来取回他们的抵押品，并停止挖矿进程。
            
    备注：此过程也会参与链上操作。


    3.7.4 失责惩罚（WIP）
            
    如果矿工因未能按时提交PoSt而被slashed，他们将失去所有抵押品。
            
    备注：官方仍在Work in Process之中，需要更多社区的建议和讨论，目前设置了多种保险和重新验证机制，可见Filecoin也非常重视矿工的利益。
    参考文献：
  • https://github.com/filecoin-project/specs/blob/master/mining.md
  • https://github.com/filecoin-project/specs/blob/master/expected-consensus.md


    本章是一个基础铺垫，深挖了底层的原理，这是为了让我们对Filecoin系统的理解，不光只停留在工程指令集的操作上面。
            
    我们将在下一章《【Filecoin源码仓库全解析】第四章（下）：存储需求方的配置操作》中重点介绍存储需求方（用户）的配置操作，并反过来验证第三章中存储矿工后续挖取新块的过程，帮助大家融会贯通，并在工程上验证整个挖矿行为的生命周期。
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