基于重码和二进制矩阵的RAID编码算法研究

发布时间：2020-03-22 14:51

【摘要】：随着Internet的快速发展，网络存储变得越来越普及，数据价值的重要性使得当前网络存储系统大多通过RAID容错技术来保障数据的可靠性。但是随着现在网络服务器访问负载的迅速加大，而使用RAID技术在数据存储和恢复时因为需要进行编码和解码的运算，有一定的时间开销，这导致了当前网络存储系统面临着访问性能的问题。现有RAID技术中的编码算法大多只注重故障恢复能力，忽略了编解码性能问题，使得时间开销过大，这在一定程度上制约了服务器的访问性能。因此研究提高RAID编解码性能的方法有着重要的意义。本文的主要工作包括如下几个方面： 第一，针对阵列码在编解码过程中涉及到许多重复运算导致效率低的问题，给出了一种基于重码的优化方案。该方案首先从编解码矩阵中寻找出所有重复运算的项并计算出这些重复运算的结果，然后把这些结果作为一个整体输入数据称为重码，通过重码来减少编码过程中运算的次数。其中寻找所有重复运算的方法是利用图论中边着色的算法来进行的，该方法可以找出最多的重复运算，从而最大限度的减少运算的次数。对比分析表明该优化方案与原来相比在编解码性能上具有明显的优势。 第二，传统RS码所使用的范德蒙矩阵由于涉及到有限域内的乘法和除法运算往往导致运算复杂度大，实现困难。针对这个问题，给出了一种基于二进制矩阵的RS编码构造方法。该方法基于有限域中同构的概念，用二进制元素矩阵同构替换了范德蒙矩阵中的元素，使编解码运算过程只有异或运算；同时根据构造方案中编码矩阵前w列的特点，提出了一种基于多分法的改进：把第一个冗余盘中的数据分为w份，利用这w份数据来生成后面的数据，这样可以减少编码时异或的次数。分析表明改进后的RS码不仅易于实现而且编码效率高，，适用于海量数据的存储。
【图文】：

RAID0与RAID1的结构

RAID2~4的结构
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333

【参考文献】

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本文编号：2595198