【Filecoin源码仓库全解析】第三章（下）：存储提供方（矿工）的配置操作
ipfs币
好了，回归正题，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()
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
}
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 < minersPower
}
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
}
}
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
}
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
}
当完成区块创建之后，随之而来的是丰厚的上帝奖励（FIL分发），具体的分发策略也处于WIP状态，目前测试网阶段是1000FIL/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
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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。
