到2020年，分布式存储将以它独特的姿态出现在我们的视野中，但我们似乎从未想过，到底什么是分布式存储？为什么需要分布式存储呢？
事实上，使用分布式存储可以说是一种“迫不得已”，因为面对日益迅猛发展的因特网，整体生态应用不断创新，用户数量不断增加，数据阶梯式增长，毫无疑问，对现有的本地存储没有太大的压力。所以，必须通过采用其它分布式存储系统来减轻相应的压力，从而产生了分布式存储和分布式文件系统。
本文今天将介绍分布式存储，并对Filecoin做一个深入的探讨。
定义
分布存储系统，它将数据分散存储于不同的设备中。常规的网络存储系统使用集中的存储服务器来存储所有的数据，存储服务器成为系统性能的瓶颈，也是可靠性和安全性的焦点，无法满足大规模存储应用的需求。分布网络存储系统采用可扩展的系统结构，通过多个存储服务器分担存储负荷，通过位置服务器定位存储信息，不仅提高了系统的可靠性、可用性和访问效率，而且便于扩展。
分布式存储简介
在过去的十年里，一些大的存储公司通过把传统的计算机系统分割成云存储产品而赚了大钱，现代计算正处在高度集中的阶段。从这个角度来看，现代化网络集中的现象——如果某个供应商出现问题，它就会衍生出重大的互联网事件。例如：Amazon网络在2017年突然中断；Github在2020年6月长时间中断；Microsoft多周云服务在2020年10月出现问题等。
这些服务中的内容也值得我们关注，它们背后隐藏着常常被破坏的脆弱链接，这对我们构建的计算机系统和日益依赖它们的社会产生了深远的影响。集中式体系结构之所以成功，部分原因是它们很容易建立。要防止合并，开发人员需要同样简单的基本新构建块。这种基础是分布式存储，它是分布式Web的前提。
分布式存储的基本特性
1、弹性
现代化的互联网很脆弱。现在，Web内容隐藏在URL之后，每一个URL都属于一个特定的服务器，一旦供应商因某种原因中断网络连接，它所指向的内容就无法访问。集中会增加这一效应，导致一个节点失效，并且便于审查。因此，在当今的互联网上，普遍存在着一种连接失效的现象，就像当一条连接断开或永久不能使用，国家审查和分布式拒绝服务攻击破坏任何文件一样。
一个理想的分散化系统中，运营商的损失不应该阻止用户访问以前存储和服务的内容。由于缺乏集中的攻击目标，分散系统也会自然而然地阻止审查和其他拒绝服务的企图，这是因为分散系统在网络中的许多节点上都是分散的。
集中存储系统很容易受到审查，一个典型的例子是，在17个自治社区之一的加泰罗尼亚举行独立公投时，反对独立计划的西班牙政府封锁了拥有ISP级别投票信息的网站，并通过切断这些重要的链接，有效地阻止了许多人访问这些信息。
不过，许多网站也使用对等存储网络星际文件系统(IPFS)来进行镜像。在IPFS中运行的任何人都可以从网络上的其他节点下载审查过的信息，并开始自行共享。分散化的IPFS本质上与西班牙政府阻止访问这些文件的企图相违背——只要一个节点被封锁，另一个就可以轻易地取而代之。分布式存储系统常常使得网络级的阻塞变得更加困难。
2.效率
任何计算系统架构都有其优缺点，而且没有一种解决方案可以适用于所有可能的用例。遗憾的是，现代网络对集中化的重视并无差别。目前，世界上少数几个城市集中的数据中心储存了最多的数据。举例来说，如果两个用户想要在同一个网络上互相发送信息，则信息通常会被发送到其中一个数据中心；如果100个用户使用自己的设备在一个房间里观看相同的视频，则他们每人访问一个中心服务器并下载100个副本，而不是下载一个拷贝并在本地网络上共享。
简而言之：分布式存储使共享文件更加容易，而无需将请求发送到互联网上几个特定数据中心。相反，通过尽可能少的中间人在节点间建立连接。举例来说，连接到其他国家的节点仍需要跳转几次，但在同一个网络中可以直接共享文件。分布存储器的最终目标是建立大量的节点，这样每个人都可以通过本地节点来获取信息。
分布存储解决方案可以在这些活动中引入基本的新效率。如果绕过数据中心，分布式系统就能将节点放置在比现代内容分发网络更靠近最终用户、甚至比现代内容分发网络都更靠近最终用户的位置，从而大大加速文件检索。在局域网上点到点共享文件也可以节省带宽，尤其是在互联网访问受限的地区。
分布式存储的理想特性
虽然弹性和效率是分布式存储的一种标志，但是一个理想的存储系统可能还有其他一些特性：
1.可访问
一个理想的分布式系统应该是可访问的。加入网络应该非常容易，以便让尽可能多的节点代表网络存储和分发文件。
你读这篇文章的时候想知道：我能成为一个节点吗？回答是：要看具体情况。在Filecoin的帮助下，任何技术比较熟练的人都可以运行客户机节点来与网络交互。就运行存储矿工节点而言，并非人人都能做到，因为需要有符合特定规格的硬件。
对IPFS来说，节点的硬件要求较低，这意味着运行该节点，或者运行一个内置Web浏览器，可以有更多的用户对网络作出贡献。云端服务提供商使得存储成本降低，存储可靠性提高，这是前所未有的。他们成功的一个重要方面是能够通过API通过代码配置和管理存储。所有竞争制度都应能提供同等程度的便利。
2.内容寻址
正如前面所提到的，URL包含一些内部设计。他们描述了数据的位置，而非其内容。要解释集中式系统如何使数据难以查找——假设您要下载一只毛绒绒的小猫的照片。请考虑两个URL：
https://example1.com/cat.jpeg
https://example2.com/cat.jpeg
这两个URL都引用了名为cat.jpeg的文件，但是不保证两者是相同的。如果example1.com处于脱机状态，则无法确定example2.com是否满足了您的cat.jpeg需求。实际上，这甚至可能就是狗的照片！网址与其所引用的内容之间没有内在关系。
因此，你没有办法问今天的互联网，“有人有这个文件吗?”因为除了它的位置之外，你对文件一无所知。
使用URL共享文件时，可能会发生错误。服务器可以通过这个URL提供不同的档案，也可以执行中介攻击和修改档案(奇怪的是，这种攻击并不罕见)。要确定每个访问URL的人都收到了他们想要的文件是困难的。
相反，内容寻址是根据内容标识符来查找文件的，而CIDs则是文件的数字指纹。采用该方法寻址文件可以解决定位寻址问题。客户机需要一个文件时，他们会要求网络节点提供特定CID的文件，而不要求服务器提供URL。用户下载文件后，便可自行进行指纹识别。
回首前几个例子，所有网站在输入cat.jpeg时都对要交付的文件有共同的理解。所以，尽管不能保证任何节点都有特定的cat.jpeg，但是这些节点会检查文件的指纹，试图找到一个匹配的文件。
虽然指纹识别等步骤需要比一般人更多的技术知识，但是Filecoin和IPFS客户可以很容易地实现这一过程的自动化。通过这种方式，客户可以保证他们收到了所需的文件——在这个系统中，寻找数据的替代提供程序非常简单。
要旨：CIDs意味着您可以找到集中式系统中可能丢失的内容，CIDs还可以防止中间商攻击或服务器突然改变特定URL上的文件。
3.独立性
无信任系统使双方无需了解对方或寻找第三方就可以合作。在她看来，制度激励促使参与者向网络运作所必需的行为发展。
4.可验证
一个理想的存储系统应该可以方便地连续地证明节点正在存储他们所承诺的精确数据。这类可审查性是实现不信任的关键。假如你总能确定你的数据被正确存储了，你就不太需要相信那些提供存储服务的人。
5.开放性
最终，理想的分布式存储系统是开放性的：其代码是开放性的，而且是可审核的。另外，存储系统不应该只有一块。而是应该公开一个任何人都能实现和建立的开放协议，而不是鼓励锁定。
个案分析：Filecoin是如何体现这些特点的
Filecoin项目是用于满足这些功能的分布式存储系统。根据2014年的描述，Filecoin协议最初是由激励层星际文件系统(IPFS)开发的，即对等存储网络。像IPFS一样，Filecoin也是一个开放协议，它基于早期版本的属性，利用了同样的底层对等和内容寻址功能。
文件检索和存储Filecoin节点网络提供了一个分散化存储市场。该网络由一个新的区块链提供支持，该区块链记录了网络参与者的承诺。使用者利用区块链加密货币FIL在网上进行交易。
1.检索市场
在检索市场上，节点竞争，即所谓的检索采集者，尽可能快地向客户提供文件。检索矿工只需支付少量FIL费用获得奖励。这样，位于关键位置的节点就有了加入网络的动力，并且便于文件的快速分发。这也鼓励建立一个强大的网络，复制和保存急需的文件。
2.存储市场
在Filecoin的存储市场中，被称为“存储矿工”的节点被授权在不同的特性上进行竞争，例如价格和位置，向客户提供特定时间的文件托管合约。存储矿工在接受合同前，必须先进行抵押FIL;如果存储矿工未能履行其对客户的义务，可以使用该功能自动向客户偿还费用。
当存储矿工与其客户达成协议后，客户将其数据传送给存储矿工。存储矿工将它的数据添加到一个扇区，这个扇区是Filecoin存储的基本单位。接着矿工执行计算密集型操作，以创建该扇区数据的唯一副本。
若客户想要存储其数据的多个唯一副本，则封装过程将确保每个副本都有一个惟一的指纹，而获得该指纹所需的计算量将阻止节点通过底层数据重建指纹，从而避免欺诈。这些数据最后被用来将复制证明发布到Filecoin区块链。
需要定期要求储存者在存储交易期间向区块链提交时空证明。矿工使用随机性，对扇区进行密封，并将复制证明发布到区块链上。这一证据给客户机关于储存矿工数据完整、惟一副本的可能性提供了有力的证明。它是一种很强的保证——即使是现代云存储提供商也不能提供他们的客户。
用户支付FIL作为交易费用，奖励Filecoin存储矿工。存储矿工也有机会为区块链挖掘区块的机会，这既可以要求FIL奖励，也可以向其他想要将消息包含在区块链中的人收取交易费用。Filecoin证明了这一点，这意味着矿工们需要更多的硬件，但是对他们的技术要求仍然很低。为了满足客户参与网络的硬件需求，Filecoin节点还公开了一种与网络的编程交互API，允许第三方服务构建在核心网络功能之上。
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来源：金色财经
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