[发明专利]一种基于系统最小存储再生码的局部性修复编码方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及一种基于系统最小存储再生码的局部性修复编码方法。

背景技术

分布式存储系统通常采用“复制”和“纠删码”策略生成冗余数据，确保数据存储的可靠性和可用性。然而“复制”的冗余策略存储代价过高，需要存储大量副本数据确保系统较高的可靠性，“纠删码”策略在节点修复过程中带宽开销过大，需要存储系统具有较高的网络带宽。针对“复制”和“纠删码”冗余策略存在的局限性，Dimakis等人提出了再生码，包括最小存储再生(Minimum Storage Regenerating,MSR)码和最小带宽再生(Minimum Bandwidth Regenerating,MBR)码，但再生码在故障节点修复过程中连接的节点数量较多，具有较高的磁盘I/O开销，成为存储系统中故障节点修复的主要性能瓶颈。现有的局部性修复编码虽然具有较低的磁盘I/O开销，但现有局部性修复编码方案修复故障节点时没有考虑节点存储开销。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种基于系统最小存储再生码的局部性修复编码方法，该方法可以降低故障节点修复过程中的磁盘I/O开销，且具有较低的节点存储开销。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于系统最小存储再生码的局部性修复编码方法，具体包括以下步骤：

步骤一，构造系统MSR码及其存储结构

记分布式存储系统中存储节点的原始信息数据中的信息符号有k位，生成的系统MSR码有n位，构造(n,k)系统MSR码，则(n,k)系统MSR码c为：

c＝m·G_MSR

上式中，m＝[m₁ m₂ … m_k]，表示分布式存储系统中存储节点的原始信息数据，m₁,m₂,…,m_k表示信息符号；G_MSR＝[I|P]_k×n，表示(n,k)系统MSR码的生成矩阵，其中I为k×k单位矩阵，P为k×(n-k)维子矩阵；

根据(n,k)系统MSR码c得到(n,k)系统MSR码的存储结构；

步骤二，构造基于系统MSR码的局部性修复编码

将步骤一得到的系统MSR码作为局部码，在分布式存储系统的存储节点中选取f个存储节点构成修复组，在该具有f个存储节点的修复组内构造局部性修复编码；

步骤三，修复组内节点故障修复

根据局部性修复编码对修复组内节点进行故障修复。

具体地，所述步骤二的具体实现方法包括：

将步骤一构造出来的系统MSR码作为局部码，给定修复组中f个存储节点的原始信息数据m₁,m₂,…,m_f；给定修复组中f个存储节点的系统MSR码的生成矩阵G_{MSR_1},G_{MSR_2},…,G_{MSR_f}，得到对应的P₁,P₂,…,P_f；节点i为f个存储节点中的第i个存储节点，根据第i个存储节点的原始信息数据m_i和P_i，得到系统MSR编码数据m_iP_i；用相邻节点i-1和i+1中存储的系统MSR编码数据m_i-1P_i-1和m_i+1P_i+1，得到节点i中存储的局部性修复编码生成的冗余数据m_i-1P_i-1+m_i+1P_i+1。

具体地，所述步骤三中，根据局部性修复编码对修复组内节点进行故障修复，包括修复组内单节点i故障修复、修复组内两不相邻节点i-1和i+1故障修复和修复组内两相邻节点i和i+1故障修复。

具体地，所述修复组内单节点i故障修复，其具体方法包括：