IPFS七层协议栈之文件层

文件层（Files）

  IPFS定义了一组对象，用于在Merkle DAG之上对版本化文件系统进行建模。这个对象模型类似于著名版本控制软件Git的数据结构：

• 块（block）：一个可变大小的数据块。
• 列表（list）：一个块或其他列表的集合。
• 树（tree）：块，列表或其他树的集合。
• 提交（commit）：树的版本历史记录中的快照。

文件对象：BLOB

  blob对象包含一个可寻址的数据单元，表示一个文件，当文件比较小，不需要切片时，就以Blob对象的形式存储在IPFS网络之中，如下所示：

{
    "data":"some data here", //blobs 无links
}

文件对象：LIST

  list对象由多个连接在一起的Blob组成，通常存储的是一个大文件。从某种意义上说，list的功能更适合数据互相连接的文件系统。由于list可以包含其他list，所以可能形成包括链接列表和平衡树在内的拓扑结构，如下：

{
    "data":["blob","list","blob"],  //lists有一个对象类型的数组作为数据
    "links":[
        {
            "hash":"XLYkgq61DYaq8Nhkcqy7LcnSA7dSHQ78x",
            "size":189458
        },
        {
            "hash":"XLHBNsgoepUDKL8dkd9Hesa5io9sdxi7n",
            "size":19442
        },
        {
            "hash":"XLWVQKJII8v7dggkfdhHSFlkaw9yjs7dj",
            "size":5286
        } // 在links中lists是没有名字的
    ]
}

文件对象：TREE

  在IPFS中，Tree对象与Git的tree类似，代表一个目录，或者一个名字到哈希值的映射表，哈希值表示blob，list，其他的tree，或commit，结构如下：

{
    "data":["blob","list","blob"], // trees有一个对象类型的数组作为数据
    "links":[
        {
            "hash":"XLYkgq61DYaq8Nhkcqy7LcnSA7dSHQ78x",
            "name":"less",
            "size":189458
        },
        {
            "hash":"XLHBNsgoepUDKL8dkd9Hesa5io9sdxi7n",
            "name":"script",
            "size":19442
        },
        {
            "hash":"XLWVQKJII8v7dggkfdhHSFlkaw9yjs7dj",
            "name":"template",
            "size":5286
        } // trees是没有名字的
    ]
}

文件对象：COMMIT

  IPFS中，commit对象代表任何对象在版本历史记录中的一个快照，它与Git的commit也非常类似，但它可以指向任何类型的对象。

版本控制

  commit对象代表着一个对象在历史版本中的一个特定快照。两个不同的commit之间相互比较对象数据，可以揭露出两个不同版本文件系统的区别。IPFS可以实现Git版本控制工具的所有功能，同时也可以兼容Git。

文件系统路径

  Merkle DAG可以看到，可以使用字符串路径API遍历IPFS对象在系统上的文件路径地址。

将文件分割成LIST和BLOB

  版本控制和分发大文件最主要的挑战：找到一个正确的方法来将它们分隔成独立的块。与其认为IPFS可以为每个不同类型的文件提供正确的分隔方法，不如说IPFS提供了以下的几个可选选择：

• 使用Rabin Fingerprints指纹算法来定义比较合适的块边界。
• 使用rsync和rolling-checksum算法，来检测块在版本之间的改变。
• 允许用户设定文件大小而调整数据块的分割策略。

路径查找性能

  基于路径的访问需要遍历整个对象图，检索每个对象需要在DHT中查找它的Key值，连接到对等点并检索对应的数据块。这是一笔相当大的性能开销，特别是在查找的路径具有多个路径时。IPFS充分考虑了这一点，并设计了如下的方式来缓解：

• 树缓存（tree cache）：由于所有的对象都是哈希寻址的，可以被无限的缓存，另外，tree一般比较小，所以比起blob，IPFS会优先缓存tree。
• 扁平树（flattened trees）：对于任何给定的tree，一个特殊的扁平树可以构建一个链表，所有对象都可以从这个tree中访问得到。在扁平树中name就是一个从原始tree分离的路径，用斜线分隔。

对象关系图

上图的对象关系中的ttt111的flattened tree结构如下：

{
    "data":["tree","blob","tree","list","blob","blob"],
    "links":[
        {"hash":"<ttt222-hash>","size":1234,"name":"ttt222-name"},
        {"hash":"<bbb111-hash>","size":123,"name":"ttt222-name/bbb111-name"},
        {"hash":"<ttt333-hash>","size":3456,"name":"ttt333-name"},
        {"hash":"<lll111-hash>","size":578,"name":"ttt333-name/lll111-name"},
        {"hash":"<bbb222-hash>","size":22,"name":"ttt333-name/lll111-name/bbb222-name"},
        {"hash":"<bbb222-hash>","size":22,"name":"bbb222-name"},
    ]
}

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