分散とクラスターは切り離せないものです。 Filecoin クラスタ アーキテクチャの最適化の方向性に関する簡単な分析

Filecoin クラスターの探索には長い歴史があり、一度も止まったことはありません。

Filecoin マイニングを高層ビルの建設に例えると、クラスターは基礎を築くようなものです。基礎の構造、材料の品質、建築計画などは、家の高さや幅、最大何人の人を収容できるか、台風、大雨、地震などの自然的および人為的な要因によって揺れ動いても家が倒れずに維持できるかどうかに影響します。

Filecoin がブロックチェーンの基盤となるインフラストラクチャである場合、クラスター アーキテクチャは Filecoin の基盤となるインフラストラクチャです。次に、クラスター開発の3つの段階から、Filecoin クラスターの最適化の方向性について説明します。

分散型とクラスター型

クラスターとは何ですか?

クラスターとは、同じアプリケーションまたはサービス モジュールを複数の異なるサーバーにデプロイすることを指します。簡単に言えば、クラスターとは、複数のサーバーをまとめて同じビジネスを実装することを指します。

クラスターとは、一般的に物理的な集中と統一的な管理を指します。形式に関して言えば、クラスターは単なる物理的な形式であり、動作方法ではありません。動作方法の観点から、クラスターはスタンドアロン構造クラスター、クラスター構造クラスター、分散構造クラスターにも分類されます。

単一のマシン構造からなるクラスター

ここで言うスタンドアロン構造とは、単一のマイニングマシンを指すのではなく、個々のマイニングマシンから構成されるクラスターを指します。このクラスターには特定の機能の細分化がなく、1 台のマイニング マシンにほぼすべての機能が含まれているため、スタンドアロン構造と呼ばれます。

Filecoin マイニングを例にとると、Filecoin マイニングには 6 つの主要プロセス (P1、P2、C1、C2、Lotus、miner ) があると仮定すると、単一マシン構造で構成されたクラスターは、これら6 つの主要プロセスが1 台のマイニングマシン上に配置されていることを意味します。これらのマイニングマシンもクラスターを形成しますが、各マイニングマシンは独立した個体であり、システムの相互作用は比較的低くなります。

単一マシン構造で構成されたクラスターは比較的粗く、すべてのプロセスが 1 台のマイニング マシン上に存在するため、処理効率が低下し、さまざまな機能モジュール間の構成可能性が低下します。 Filecoin マイニングに関しては、これにより有効な計算能力を生成するまでの時間が長くなる可能性があります。

クラスターから構成されるクラスター構造

クラスター構造で構成されたクラスターもマイニングマシンで構成されています。単一マシン構造で構成されたクラスターとの主な違いは、クラスター構造内の単一のマイニングマシンが一度にすべてのプロセスを実行するのではなく、単一のプロセスに集中することです。そのため、クラスタ構造で構成されたクラスタは、単一マシン構造で構成されたクラスタよりも細分化および粒度が高くなります。

Filecoin マイニングを例にとると、 P1、P2、C1、C2 などの各プロセスは複数のマイニング マシンによって提供されます。したがって、クラスターの処理能力と効率を飛躍的に向上させることができ、システム間の結合を減らし、管理効率とクラスターの有効性を向上させることができます。

クラスター構造では、スタンドアロン構造に比べて、企業の事業規模が拡大した際に、ビジネスニーズに合わせてより迅速かつ具体的に対応する設備を追加することができます。

分散クラスタ

クラスター アーキテクチャで構成されたクラスターは、「洗練」のルートを取り、すべての機能を分離します。これにより、効率が最大化されますが、ある程度のリソースの無駄も発生します。

Filecoin マイニングのすべてのプロセスが完全に独立しているわけではないことは誰もが知っています。彼らの多くは互いに交流さえしています。たとえば、P1 と P2 の作業はデータのカプセル化に関連し、 C1 と C2 の作業は zkSNARK に関連しています。したがって、これらの関連プロセスを組み合わせることで、マイニングマシンの利用率を向上させ、サービスの再利用性を高め、最大限の効率を確保しながらコストを削減することができます。

各クラスターには独自の利点があり、異なるシナリオに対応します。しかし、一般的に、単一マシン クラスターと比較すると、分散クラスターにはコストを削減し、効率を向上させる効果があります。クラスターアーキテクチャで構成されたクラスターと比較して、リソースの無駄を減らし、サービスの再利用性を向上させることができます。

実際、時代は急速に変化しており、クラスターのアーキテクチャも絶えず発展し、改善されています。ディストリビューションとクラスタは、長い間分離されていたものを統合する必要があり、真に優れたクラスタ マネージャおよびビルダーであれば、企業の現状に最適なクラスタ モデルを選択し、ビジネス条件に基づいてパーソナライズされた展開を実行できるはずです。

Filecoin クラスタ アーキテクチャの最適化の方向性

上記の知識を組み合わせて、Filecoin クラスターの最適化の方向性をより深く理解するために、次の 2 つの質問について一緒に考えてみましょう。

Filecoin は、IPFS プロトコルに基づいてクラウド ストレージの分散型ストレージ取引市場を構築しました。この市場は主に「ストレージ」と「検索」の 2 つの市場で構成されています。現在、マイナーは主にストレージ市場でのマイニングによってブロック報酬を獲得しています。

Filecoin マイニングの 4 つの段階 (ソフトウェア面)

Filecoin マイニング (マイナーはブロック報酬を受け取ります) は、通常、「P1、P2、C1、C2」の 4 つの段階を経ます。

• P1 フェーズでは、主にファイルの分割とシャーディング、および元のデータの Merkle ツリーの計算が行われます。このフェーズは主に CPU を消費し、約 4 時間かかります。

• P2 ステージでは、レプリカを生成し、列ハッシュを計算する必要があります。このステージでは大量のガソリンが必要になります。この段階では GPU がメインプロセッサとなり、約 20 分かかります。

• C1 ステージは巻き戻し中で、数秒しかかかりません。

• C2 ステージでは、主にゼロ知識証明の回路処理とゼロ知識証明の生成プロセスが行われ、約 40 分かかります。

P1 には 4 時間かかりますが、これは必須です。これは、Filecoin テストの第 1 フェーズ、第 2 フェーズ、および宇宙開発競争の開始時に、マイナー ノードがオンラインになる最も早い時間が 4 時間後であった理由を説明しています。つまり、ユーザーは一般に正午にしかデータを見ることができません。

質問 1: 「マイナーはどのようにして最短時間で最大のデータを詰め込むことができるでしょうか?」

たとえば、P1 に 4 時間かかる場合、P1 を実行した後に P2、C1、C2 を実行する必要がありますか、それとも 1 つの P1 と 3 つの P2 の組み合わせを実行することを検討する必要がありますか?最も効果的なコンピューティングパワーのパッケージング速度を実現できる組み合わせは何ですか?

Filecoinマイニングマシンの構成（ハードウェアマッチング）

コンピュータ クラスターとは、密接に接続され、階層化され、調整されてタスクを一緒に完了する統合ハードウェアとソフトウェアを指します。したがって、ソフトウェアの組み合わせだけでなく、ハードウェアの組み合わせや、ソフトウェアとハ​​ードウェアのマッチングについても考える必要があります。

Filecoin マイニング マシンのハードウェア部分は、主にワーカー、マイナー、ストレージの 3 つの部分で構成されていることは誰もが知っています。ワーカーはデータの書き込みを担当し、高性能な AMD プロセッサを必要とします。マイナーはデータの送受信を担当し、その主な仕事はポストであるため、グラフィック カードと GPU が必要になります。ストレージはデータを保存する役割を担っており、データの保存場所を見つけることに相当します。このとき、高品質のハードドライブが必要になります。

質問 2: 「さまざまなコンポーネントを独立して開発、展開、トラブルシューティングできるようにしながら、相互に一致させて結合を減らし、システムのスケーラビリティと柔軟性を高め、クラスターのパフォーマンスを最大化するには、どのように一致させる必要がありますか?」

これを見ると、最初の質問は主にFilecoinマイニングの原理に関するものであり、ソフトウェアの最適化が実行され、その主な目的は最短時間で最も有効なデータをカプセル化することであることがすでに理解されていると思います。 2 番目の質問は主に Filecoin ハードウェア構成に関するもので、その主な目的は、Filecoin マイニング マシンのさまざまなコンポーネントを合理的に一致させることで、リソースの浪費を避け、プロセスを簡素化し、ハードウェア管理の「粒度」を向上させて、パフォーマンスを向上させることです。

本当に優れたクラスター マネージャーとアーキテクトは、1 つの側面で最適なソリューションを実現するだけでなく、ソフトウェアとハ​​ードウェア間の競合のバランスをとることもでき、クラスターが最小の単位コストと最速の速度で最大のデータを保存できるようにする必要があります。

結局のところ、Filecoin ネットワークでは、単位時間あたりに保存されるデータが多いほど、有効なストレージ容量の増加が速くなり、有効な計算能力が高まり、得られるブロック報酬が増えます。