Распределённое хранение данных в IPFS Cluster

Дисклеймер: эта статья рассчитана на понимание основных принципов работы InterPlanetary File System. Если вы не знакомы с IPFS, начните с этой статьи или загляните на ipfs.io.

Самый известный и труднопреодолимый недостаток IPFS в скорости её работы. Так как все данные разбиваются на блоки и распределяются по пирам, скорость загрузки упирается в скорость интернета (и вообще доступность) сразу нескольких машин, которые мы не контролируем. Частично это решается локальным закреплением (pin) нужных хэшей, что поможет в случае отказа отдельных пиров, но не гарантирует загрузку именно с нашего сервера (например, если запрос поступит с другой части планеты). А ещё зашифрованные и разрезанные данные гипотетически невозможно восстановить, не имея хэша, но ведь и его теоретически можно подобрать, так как вся сеть по сути публична…

Всех этих неприятностей можно избежать, запустив собственный кластер IPFS. Новичку легко запутаться и решить что IPFS это децентрализованная сеть, но на самом деле это протокол, обёртка над p2p — и на нём можно поднимать свои приватные подсети, недоступные извне, сохраняя плюсы децентрализации и все фишки основной сети.

Допустим, у нас есть конфиденциальные данные, которые мы хотим синхронизировать на нескольких серверах, с надёжной защитой и в то же время с возможностью доступа извне вручную или по API. Мы установим и настроим свой IPFS Cluster и проверим его работоспособность.

Установка

Для небольших объёмов данных подойдут сервера минимальной мощности, но для перекачки десятков гигабайтов придётся замерять нагрузку и при необходимости добавлять ресурсы. Все инструменты IPFS не привязаны к конкретной платформе, билды доступны для Linux/MacOS/Windows/FreeBSD/OpenBSD на архитектурах 32-bit/64-bit/ARM/ARM-64. Мы будем воспроизводить настройку традиционных Ubuntu/Debian-based серверов.

Для работы с кластером нужно всего три инструмента:

• go-ipfs, реализация основного функционала IPFS
• ipfs-cluster-service, он поднимает пир
• ipfs-cluster-ctl нужен для управления кластером и данными

  wget https://dist.ipfs.io/ipfs-cluster-service/v0.13.1/ipfs-cluster-service_v0.13.1_linux-amd64.tar.gz
  tar -xzf ipfs-cluster-service_v0.13.1_linux-amd64.tar.gz
  wget https://dist.ipfs.io/ipfs-cluster-ctl/v0.13.1/ipfs-cluster-ctl_v0.13.1_linux-amd64.tar.gz
  tar -xzf ipfs-cluster-ctl_v0.13.1_linux-amd64.tar.gz
  wget https://dist.ipfs.io/go-ipfs/v0.8.0/go-ipfs_v0.8.0_linux-amd64.tar.gz
  tar -xzf go-ipfs_v0.8.0_linux-amd64.tar.gz
  sudo cp ipfs-cluster-service/ipfs-cluster-service /usr/local/bin
  sudo cp ipfs-cluster-ctl/ipfs-cluster-ctl /usr/local/bin
  cd ~/go-ipfs
  sudo ./install.sh

Проверим установку:

  ipfs-cluster-service -v
  # ipfs-cluster-service version 0.13.1
  ipfs-cluster-ctl -v
  # ipfs-cluster-ctl version 0.13.1
  ipfs version
  # ipfs version 0.8.0

Настройка

Запишем секретный ключ для авторизации пиров:

  export CLUSTER_SECRET=$(od -vN 32 -An -tx1 /dev/urandom | tr -d ' \n')
  echo $CLUSTER_SECRET

Теперь инициализируем пир и саму IPFS:

  ipfs init
  ipfs-cluster-service init --consensus raft
  # configuration written to /%username%/.ipfs-cluster/service.json.
  # new empty peerstore written to /%username%/.ipfs-cluster/peerstore.

В service.json хранится конфиг пира с секретным ключом и настройками для подключения, кластера, API, разрешения конфликтов и мониторинга. Всё будет работать на дефолтных значениях, но будет полезно изучить его.

По очереди запускаем демонов IPFS…

  ipfs daemon

… и пира

  ipfs-cluster-service daemon

С примерно таким результатом:



Теперь можно присоединять остальные пиры к кластеру. Точно так же устанавливаем на них go-ipfs и ipfs-cluster-service, затем сохраняем наш секретный ключ с первого сервера:

  export CLUSTER_SECRET=78e30b2a6af...

Если ключ потерялся, его всё ещё можно найти в конфиге первого сервера:

  cat .ipfs-cluster/service.json | grep secret
  #  "secret": "78e30b2a6af..."

Нам также понадобится peer id каждого нового сервера, его можно получить командой ipfs id:

  ipfs id

  # {
  #   "ID": "12D3KooWEbaDTKDdXFKTyhW3TBGrttkfCYLhSBLGBGT3LB8e4ny5",
  #   "PublicKey": "CAESIEcDgWEyAuAGSbEa0j1HPI2lBoaPrzTvDIkBoduSCI0w",
  #   "Addresses": null,
  #   "AgentVersion": "go-ipfs/0.8.0/",
  #   "ProtocolVersion": "ipfs/0.1.0",
  #   "Protocols": null
  # }

Теперь инициализируем пир и добавим его в кластер:

  ipfs-cluster-service init --consensus raft
  ipfs-cluster-service daemon –bootstrap /ip4/ip_первого_сервера/tcp/9096/ipfs/peer_id_текущего сервера

Готово! Теперь все сервера будут работать в одной подсети IPFS, причём данные будут недоступны в основной (публичной сети).
Запишем файл hello.txt и добавим его в IPFS:

  echo Привет, хабр! > hello.txt
  ipfs-cluster-ctl add hello.txt
  # added QmWF7EZ861jrrKgrVZjVpQekpKhEWnp5c5CX22cVsw5KMY hello.txt

Считаем его с других серверов (появится не моментально, но довольно быстро по меркам IPFS):

  ipfs cat QmWF7EZ861jrrKgrVZjVpQekpKhEWnp5c5CX22cVsw5KMY
  # Hello, habr!

Так это выглядит (первые две панели — с сервера, где мы добавили файл, две остальные с удалённых пиров):



Проверим хэш на публичном gateway клаудфлары:


Любой запрос к несуществующему в основной сети хэшу заканчивается таймаутом

Заключение

У IPFS Cluster ещё много прикольных плюшек, здесь мы только показали, насколько просто запустить его прямо из коробки. Продолжить изучение можно по ссылкам:
Сайт
Документация
GitHub
Список открытых (collaborative) кластеров

---

На правах рекламы

Закажите сервер и сразу начинайте работать! Создание VDS любой конфигурации в течение минуты, в том числе серверов для хранения большого объёма данных до 4000 ГБ. Эпичненько :)