容错存储系统的结构优化技术研究

发布时间：2021-09-23 11:31

　　冗余容错技术能够显著提高数据存储的可靠性,在实际存储系统中得到了广泛的应用。然而,容错存储系统在实际运用中却存在诸多障碍和挑战。容错存储系统的底层编码结构有着多种实现方式,但现有的容错编码大多都存在性能缺陷,且普遍具有码长限制。另一方面,容错存储系统利用高数据冗余实现了高容错能力,但同时也导致了过高的写开销和过低的写性能。研究高性能容错编码的构造方法、容错编码的码长扩展方法、以及容错存储系统的结构改进和性能优化方法等,克服容错存储系统在实际应用中的各种缺陷,是一项十分重要和紧迫的研究课题。经过理论分析、系统设计和实验评估,取得了下列一些研究成果。首先,从理论上严格证明了容双错编码的存储效率、更新复杂度和编解码计算复杂度等性能指标的最优值。在此理论框架下,提出了一种新的容双错编码结构P-Code, P-Code在上述三个性能指标上同时达到了理论最优值。P-Code的编码结构与一个特定二元组集合的划分相关联,其中每个二元组对应于编码结构中的一个数据块,作为该数据块的标签。P-Code的编解码过程都是基于数据块标签的,简单直观,易于理解和工程实现。同时,P-Code的编码结构具有很强的灵活性... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

移除校验条带方式生成的扩展队Code的存储效率(相对于理论最优值)

(P一l)(P一4)一(P一1一n)(P一2)(P一l)(P一3)/2一(P一l一n)(P一1)/2 (3.8)图3.8显示了扩展RDP码，扩展Liberatinn码和扩展P一Code码在码长为4到30时的编码计算复杂度。所有数值都是相对于同等码长下MDS编码的最低(优)编码复杂度进行归一化后的值。每种编码对应两条曲线。以P一Code为例，P一Code所代表的曲线表示在构造码长为n的扩展P一Code时参数p总是选择大于n且最接近n的素数，而P一Code印=31)所代表的曲线则表示参数p固定选择素数31。从图3.8可以看出，RDP和P一Cede在各自的标准码长上达到了MDS编码计算复杂度的最低值，在其它扩展码长上也非常接近于最低值。Liberation码的编码复杂度稍高，比最低值高出约16%。另一方面，当素数p固定选择31时

(n为偶数)+十22了l.lwe，eswel.、图3.9显示了扩展RDP编码，扩展Liberation编码和扩展P一Code编码在码长为4到30时的平均更新复杂度。从图中可以看出Liberation编码的平均更新复杂度接近最低值2，且随着码长的增大而减小。RDP编码的平均更新复杂度随着码长的增大而增大，最后趋近于数值3。P一Code编码的平均更新复杂度在其标准码长上达到了最低值2，而在其它扩展码长上比2稍大。另一方面，当参数p固定选择素数31时，Liberation印=31)的平均更新复杂度稳定在一个十分接近最低值2的数值上，而RDP印一31)的平均更新复杂度稳定在一个十分接近于3的数值上。P一Code印=31)的平均更新复杂度随着其码长的减小而呈线性上升。这种现象表明

【参考文献】：
期刊论文
[1]RAID6编码的扩展算法及性能研究[J]. 金超,冯丹,刘景宁,田磊.  电子学报. 2012(01)
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[3]一种基于3容错阵列码的RAID数据布局[J]. 万武南,吴震,陈运,王晓京.  计算机学报. 2007(10)
[4]RAID-VCR:一种能够承受三个磁盘故障的RAID结构[J]. 董欢庆,李战怀,林伟.  计算机学报. 2006(05)
[5]容许两个盘故障的磁盘阵列数据布局与图分解的条件和存在性研究[J]. 周杰,王刚,刘晓光,刘璟.  计算机学报. 2003(10)
[6]Cache对磁盘阵列性能的影响[J]. 周可,张江陵,冯丹.  电子学报. 2003(09)
[7]适用于磁盘阵列的纠双错码分析[J]. 冯丹,张江陵.  电子学报. 1998(05)

博士论文
[1]基于网络磁盘阵列的海量信息存储系统[D]. 邓玉辉.华中科技大学 2004



本文编号：3405627