[发明专利]基于分块构造的部分重复码构造方法及故障节点修复方法

说明书

本发明属于计算机领域，涉及一种基于分块构造的部分重复码的构造方法。本方法主要是通过对原文件的数据块进行MDS编码生成编码块，构造下三角矩阵，对编码块做分块和复制处理，在单节点故障的修复过程中极大地减少了连接存活节点数，减少了修复故障节点的修复磁盘I/O开销。此外，该部分重复码所需的校验块较少，系统的存储利用率高，且该码构造过程简单，极易推广，可操作性强。

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及一种基于分块构造的部分重复码构造方法及故障节点修复方法。

背景技术

信息数据的海量化使得分布式存储系统规模变大，为了确保数据的可用性，存储系统通常采用“复制”生成冗余数据，需要存储大量副本数据确保系统的高可靠性,使得“复制”的冗余策略产生的存储代价过高；为了确保数据的可靠性，通常采用“纠删码”策略，与复制策略相比，纠删码可以使分布式存储系统的存储开销达到最优，但是在修复单个故障节点过程中必须还原整个文件，带宽开销过大。针对“复制”和“纠删码”冗余策略存在的局限性，提出了再生码，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，不能满足当前海量化的存储节点要求。而部分重复码融合了复制和再生码技术，使得修复故障节点时只需从部分存活节点下载少量数据块，并将下载的数据块传输给新节点无需其他运算操作即可完成故障节点的修复，修复复杂度低，但大部分码的构造都是基于特殊的模型，如仿射平面，组合设计及steiner系，拉丁方和超图等，具有一定的复杂性及局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分块构造的部分重复码构造方法及故障节点修复方法，用以解决现有技术中部分重复码构造方法复杂、节点修复过程中修复局部性大等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

基于分块构造的部分重复码构造方法，包括以下步骤：

步骤1：将原始文件分成k个原始数据块，对k个原始数据块进行(n，k)MDS编码,得到n个编码块C₁,C₂,…C_n且n为正整数；

步骤2：构造m行m列的下三角矩阵且n＝m(m+1)/2且m为正整数，其中，下三角矩阵每行存放的编码块个数由上至下逐行加一且由上至下的第一行存放一个编码块C_n，将第一行存放的编码块C_n的下标n分解为n-1和1并将编码块C_n-1和C存入第二行前两位，将第二行第一个编码块C_n-1的下标n-1分解为n-1-2和2并将编码块C_n-1-2和C₂存入第三行前两位，依此类推，将第m-1行第一个编码块C_{n-(1+2+...+m-2)}的下标n-(1+2+...+m-2)分解为n-(1+2+...+m-1)和m-1并将编码块C_{n-(1+2+...+m-1)}和C_m-1存入第m行前两位，然后将下标未进行分解的编码块按照从小到大的顺序排列并从上至下依次逐列填满下三角矩阵的剩余位置，完成构造m行m列的下三角矩阵的构造；

步骤3：对步骤2构造的下三角矩阵进行分块，若m为偶数则前m/2行为第一分块，下三角矩阵中的倒数后m/2列为第二分块，剩余的编码块为第三分块；若m为奇数则将前(m-1)/2行为第一分块，下三角矩阵中的倒数后(m-1)/2列为第二分块，剩余的编码块为第三分块；

步骤4：复制第一分块和第二分块并进行竖直翻转，令翻转后的第二分块紧挨下三角矩阵的第一分块存放，令翻转后的第一分块紧挨下三角矩阵的第二分块放置，复制第三分块，将复制的第三分块放置在翻转后的第二分块的后面。

故障节点修复方法，包括：