Serverless奇亚币(Chia)挖矿与成本分析

奇亚币Chia是最近非常火的新币种，火爆到什么程度呢？火爆到大容量的硬盘都被卖光了。另外一点Chia的创始人就是BT的创始人，依靠的是硬盘容量挖矿，号称绿色挖矿。虽然一直对区块链行业不是很了解，但是仍然想凑个热闹，想尝试一下Serverless是不是能挖矿。

目前挖矿这件事情在国内还是有所禁忌的，毕竟是有违低碳环保的宗旨，同时，也有人质疑虚拟货币是不是一场资本骗局。笔者对于这些问题并没有太多研究，本文主要从技术维度对Serverless挖矿的技术实现和成本进行分析。

Chia架构分析

之前确实没有太关注过币圈，只是简单的了解区块链的基本概念，也不曾参与过挖矿，只是简单的知道比特币必须要依靠性能强大的GPU能力。而Chia币恰好相反，不必依赖昂贵的显卡能力，而单纯消耗的存储能力。公有云的存储，特别是对象存储一向具有很大的价格优势，所以这也为公有云资源进行挖矿提供了可能性。

先来简单分析一下Chia的架构，通过分析可知对于竞猜过程，并不需要钱包参与，因为对于plot数据，创建时已经指定了两个公钥，也就是plot已经是专属“彩票”,兑奖时,直接打给的彩票的创建公钥对应的账户地址(待稍后测试确认)，对于Wallet并没有参与竞猜,所以不需要部署，对于farmer部分只需要部署，Full node，Farmer， Harvester三种，具体每个服务部署多少，取决于负载，也就是 plots的数量级。

Chia云主机架构挖矿

部署架构

之前看到过利用公有云进行挖矿的案例，甚至AWS官方竟然推出了标准化文档。这些解决方案中主要利用的是云主机加上本地的NVMe存储实现高性能挖矿。

在这个方案中，临时空间使用的是NVMe本地盘，而最终的持久化空间则是利用对象存储，但是由于对象存储的访问接口限制，需要利用用户态模块将对象存储以文件目录挂载给各个节点，用于最终数据的写入。但是在实际测试中，用户态的模块其实并不稳定，经常出现Input/Output Error的情况，经过与云商工单系统确认，该问题属于硬伤，只能再增加一层缓存层（比如NAS），利用对象存储的上传工具上传。

时间分析

分享一下实际的测试结果，我们云主机的规格4核32G，本地NVMe磁盘894G，最大的IOPS可以达到250000。为了测试准确性，我们使用k=32，其他为默认参数进行验证。总体生成耗时8.8小时，拷贝至最终存储11.6分钟，转存至对象存储大约耗时14分钟，总体耗时为9小时12分钟。

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Approximate working space used (without final file): 269.315 GiB
Final File size: 101.340 GiB
Total time = 31748.852 seconds. CPU (117.300%) Wed May 12 14:27:27 2021
Copied final file from "/plots-tmp/plot-k32-2021-05-12-05-38-79875f7a80d07fb658c68fd441e3c3befec4a30e2c6c9c21ee79fe815d0c4e36.plot.2.tmp" to "/plots-final/plot-k32-2021-05-12-05-38-79875f7a80d07fb658c68fd441e3c3befec4a30e2c6c9c21ee79fe815d0c4e36.plot.2.tmp"
Copy time = 692.271 seconds. CPU (27.600%) Wed May 12 14:39:00 2021

资源消耗

我们看一下监控数据，在单任务并发的情况下，我们可以看到，远远没有达到NVMe的极限速度。

CPU利用率方面基本没有超过25%，而网络利用率我们看到，在挖矿过程中并没有太多的网络消耗。

资源成本

测试过程中使用的是按量计费，Plots过程中主要涉及的云资源包括主机和云盘，费用分别为：

• 云主机 0.44 元/小时（账单内是将存储和计算资源分别计算，购买时时在一起）
• 云硬盘 2.92 元/小时

所以本次挖矿过程中产生的成本约为31元。对象存储1TB保存1个月数据的时间约为111元。

Chia Serverless架构挖矿

部署架构

公有云目前都提供基于容器的实例，这种实例是按照CPU和内存的使用时间来计费，也就是如果你的CPU没有使用，则无须付费。但是目前公有云中无法将NVMe类型的磁盘直接给容器使用，我们只能将性能最佳的云盘挂载给容器的方式。另外在测试过程中，如果直接使用对象存储作为持久化存储，最终拷贝过程会出现input/output error的异常，所以在测试过程中仍然借用NAS存储作为临时性最终存储。以下为部署架构：

我们将挖矿的所有节点运行在Kubernetes（Serverless）中，而Full Node放在一台低配置云主机（云主机和OSS通过内部网络通讯不收费）甚至本地环境，通过文件方式挂载使用。

本次选择的临时存储为最高性能的云硬盘，IOPS最高可达14300，缓存存储选择了普通的云盘（也可以使用NAS，成本接近），最终的数据仍然存放在对象存储。

时间分析

容器最大可使用的规格诶4C8G，云盘最大IOPS为14300。我们仍然使用k=32，其他为默认参数进行验证。总体生成耗时10.6小时，拷贝至最终存储14.5分钟，转存至对象存储大约耗时14分钟，总体耗时为11小时6分钟左右。

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Approximate working space used (without final file): 269.379 GiB
Final File size: 101.374 GiB
Total time = 38470.562 seconds. CPU (110.440%) Thu May 13 14:06:05 2021
Copied final file from "/plots-tmp/plot-k32-2021-05-13-03-24-598167f5cc365884a79d55b3c0a68d5339f223f7708a5fec1108caf2e42d3f55.plot.2.tmp" to "/plots-final/plot-k32-2021-05-13-03-24-598167f5cc365884a79d55b3c0a68d5339f223f7708a5fec1108caf2e42d3f55.plot.2.tmp"
Copy time = 870.129 seconds. CPU (18.280%) Thu May 13 14:20:36 2021

资源消耗

从磁盘性能损耗来看，也仍然没有达到云盘的极限性能。

内存利用率上，由于最高上限的限制，使用率应该不会超过4G，CPU利用率相对来说比较稳定，并没有超过200%。

11点监控

15点监控

21点监控

资源成本

• 容器实例：0.52 元/小时
• 云硬盘：0.6元/小时

所以本次挖矿过程中的成本约为12.3元左右。

总结

从监控数据可以看到，Chia币在挖矿中虽然非常依赖于硬盘，但是单任务运行时并没有完全把硬盘性能榨干（曾经调试过Thread参数但是结果差不多，如果有其他参数请告知），只能通过提高并发性来压榨硬盘。对于Serverless，根据监控可以适当降低磁盘规格来达到进一步降低成本的目的。同时，对于CPU利用率和内存的利用也不会占用太高，2核4G基本可以满足需求（有内存不足的风险，内存默认上限为3389，可以限制）。

通过以上的实验数据可以看到，在公有云上挖矿有不同的组合方案， 每一种组合的成本是完全不同的。如果以单一Plots比较，Serverless方式确实有比较明显的优势。但是，由于NVMe卓越性能可以通过提高并发方式实现成本最优。根据下表中临时空间占用，在刚刚规格配置的云主机上可以实现并发3个同时挖矿的效果。

同时Serverless在扩展的灵活性上要优于云主机的方案，通过适当的自动化手段，可以做到成本最优的效果。以上单纯的是从技术上对云主机挖矿的可行性进行分析，有兴趣的朋友可以入群讨论。

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