[发明专利]一种基于动态分组码的数据容错方法

权利要求书

1.一种基于动态分组码的数据容错方法，其特征在于，主要通过以下步骤实现：

(1)按照分布式系统中磁盘的分组对将要存储的数据分块存储到数据盘中；

(2)判断一个条带上的磁盘节点是否存储完全，如果存储完全执行步骤(4)，否则执行步骤(3)；

(3)继续等待新的文件数据，返回执行步骤(1)；

(4)利用DLRC编码对数据盘上同一条带上的数据块进行编码操作，得到全局校验块及局部校验块；

(5)将计算出的全局校验块和局部校验块分别存入对应的校验盘；

(6)判断是否有失效节点出现，其中，所述的失效节点为数据失效的存储节点；若出现失效节点执行步骤(7)，否则执行步骤(3)；

(7)根据失效节点的位置，读取与失效节点相关联的全部参与重构计算的节点数据；

(8)利用DLRC编码反向解码计算，重构出失效的数据内容；

(9)将重构出的数据存入对应的磁盘中；

DLRC码的设计方案以及编码公式：

DLRC编码包含四个参数k，m，n，l，记为DLRC(k，m，n，l)；其中k表示初始数据块的个数，m表示全局校验块的个数，n表示参与计算每个局部校验码的编码块个数，l表示局部校验块的个数；四个参数k，m，n，l需要满足条件：n×l可以整除k+m；

DLRC编码一共有10个数据块d₁-d₁₀，运算产生2个全局校验块q₁、q₂，分别与原始数据块一起参与两个分组校验码的计算；每4个编码块运算产生一个局部校验块，共3个局部校验块p₁、p₂和p₃；其中，每个编码块参与一个局部校验块的计算；或每次选取6个编码块产生局部校验块，共4个局部校验块，且每个编码块参与2个局部校验块的计算；

DLRC码的编码公式以及编码系数的选取为：

q₁＝α₁d₁+α₂d₂+α₃d₃+β₁d₄+β₂d₅+β₃d₆

p₁＝d₁+d₂+d₃+q₁

p₂＝d₄+d₅+d₆+q₂

上述编码等式转换为如下形式：

q₁＝α₁d₁+α₂d₂+α₃d₃+β₁d₄+β₂d₅+β₃d₆

p₁＝(1+α₁)d₁+(1+α₂)d₂+(1+α₃)d₃+β₁d₄+β₂d₅+β₃d₆

上述等式的矩阵形式为：

编码系数需要满足的条件包括；

(1)出错的都是数据盘，即有4个数据盘发生故障；

其中3个数据盘在同一组，1个数据盘属于另一组；设d₁、d₂、d₃、d₄失效，则编码矩阵表示为：

失效模式重构等价于数据块所在列向量有解，而列向量有解等价于编码矩阵的行列式不为0；

即

化简计算得到(α₂-α₁)·(α₃-α₁)·(α₃-α₂)≠0，即α₁≠α₂≠α₃；

其他4数据块失效模式计算得到系数需满足的条件为：

α_i≠α_j,β_i≠β_j,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块属于一组，另外2个数据块属于另外一组；得到系数需要满足的条件为：

α_i≠α_j,β_m≠β_n,α_i+α_j≠β_m+β_n,i,j＝1,2,3,i≠j,m≠n

(2)3个数据块和1个局部校验块失效；

3个数据块和1个局部校验块同组是理论不可重构的情况；

3个数据块同组，1个局部校验块属于另外一组；

α_i≠α_j,β_i≠β_j,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块和1个局部校验块在同一组，1个数据块属于另外一组；

α_i≠α_j≠0,β_i≠β_j≠0,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块在同一组，1个数据块和1个局部校验块在另外一组；

β_k≠0,α_i≠α_j,α_i+α_j≠β_k,i,j,k＝1,2,3,i≠j

(3)3个数据块和1个全局校验块失效；

3个数据块和1个全局校验块同组是理论不可重构的情况；

3个数据块同组，1个全局校验块属于另外一组；

α_i≠α_j,β_i≠β_j,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块和1个全局校验块在同一组，1个数据块属于另外一组；

α_i≠α_j,α_i+α_j+α_i×α_j≠0,β_i≠β_j,β_i×β_j≠1,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块在同一组，1个数据块和1个局部校验块在另外一组；

(4)2个数据块和2个局部校验块失效；

2个数据块属于同一组；

α_i≠α_j≠0,β_i≠β_j≠0,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块属于不同的组；

α_i≠β_k≠0,i,k＝1,2,3

(5)2个数据块和2个全局校验块失效；

2个数据块属于同一组；

α_i≠α_j,α_i+α_j+α_i×α_j≠0,β_i≠β_j,β_i×β_j≠1,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块属于不同的组；

(6)2个数据块、1个全局校验块和1个局部校验块失效；

2个数据块、1个全局校验块和1个局部校验块全部在同一组，此情况是理论不可重构的情况；

2个数据块和1个全局校验块在同一个组内，局部校验块在另外一个组；

α_i≠α_j,α_i+α_j+α_i×α_j≠0,β_i≠β_j,β_i×β_j≠1,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块和1个局部校验块在同一个组内，全局校验块在另外一个组；

α_i≠α_j≠0,β_i≠β_j≠0,i,j＝1,2,3,i≠j

2个数据块在一个组内，全局校验块和1个局部校验块在另外一个组；

α_i≠α_j,β_i≠β_j,β_i+β_j≠0,i,j＝1,2,3,i≠j

1个数据块、1个全局校验块和1个局部校验块在同一个组内，另一个数据块在另一个组内；

α_k≠0,β_k≠0,k＝1,2,3

1个数据块和1个全局校验块在同一个组内，另一个数据块和1个局部校验块在另一个组内；

(7)1个数据块、2个全局校验块和1个局部校验块失效；

1个数据块和1个局部校验块在同一组；

α_k≠0,β_k≠0,k＝1,2,3

1个数据块和1个局部校验块不在同一组；

(8)1个数据块、1个全局校验块和2个局部校验块失效；

1个数据块和1个全局校验块在同一组；

α_k≠0,β_k≠0,k＝1,2,3

1个数据块和1个全局校验块不在同一组；

α_k≠0,β_k≠0,k＝1,2,3

(9)2个全局校验块和2个局部校验块失效；用原始数据重新编码即可恢复；

综合上述不同条件下编码矩阵系数需要满足的条件，得到总体的编码矩阵系数需要满足的条件如下：

α_i≠α_j≠β_i≠β_j≠0,α_i+α_j+α_i×α_j≠0,β_i×β_j≠1

α_i+α_j≠β_k；β_i+β_j≠α_k；α_i+α_j≠β_m+β_n

。