[发明专利]一种降低数据更新代价的纠删码编码及数据重构方法

权利要求书

1.一种降低数据更新代价的纠删码编码及数据重构方法，其特征在于，为每个编码条带增加一个额外的对角线校验位，并设计各对角线校验位的编码规则，消除阵列纠删码中各校验位间存在的依赖关系，减少与每个原始数据位相关联的校验位个数，降低阵列纠删码在原始数据更新时引起的相关校验位更新代价；分别对单盘故障或双盘故障情况下的数据进行重构，在少于两个数据或校验盘故障时完成失效数据的恢复，实现数据容错的功能；

每个编码条带由一个(p-1)×(p-1)的数据阵列和一个p-1行的水平校验列、一个p行的对角线校验列组成，p为一个大于2的质数；d_i,j表示编码条带中第i行第j列的数据位，第p-1列的d_i,p-1为水平校验位，第p列的d_i,p为对角线校验位；

水平校验位d_i,p-1的编码计算规则为：

其中，0≤i≤p-2，表示d₀,d₁,...,d_k执行异或和运算的结果；

令a_p-1,j＝0，用a mod b表示a对b取模后的结果，对角线校验位d_i,p的编码计算规则为：

其中，0≤i≤p-1。

2.根据权利要求1所述的降低数据更新代价的纠删码编码及数据重构方法，其特征在于，单磁盘disk_j故障时，0≤j≤p，重构过程为：

如果j＝p，即对角线校验发生故障，则

读取全部p-1个数据盘上的相关数据位，利用对角线校验位d_i,p重新编码计算出全部对角线校验位d_i,p，并结束数据重构；

否则，从前p个磁盘中未故障的p-1个磁盘读取相关数据位，前p个磁盘包括p–1个数据盘和1个水平校验盘，利用水平校验位d_i,p-1计算故障盘上全部数据或校验位d_i,j，并结束数据重构。

3.根据权利要求1所述的降低数据更新代价的纠删码编码及数据重构方法，其特征在于，双磁盘故障时，0≤j₀＜j₁≤p，如果有校验盘故障，重新执行水平校验位或对角线校验位的编码过程即可修复校验盘；

当双数据盘失效时，0≤j₀＜j₁≤p-2，重构过程为：

对角线校验位只受一个故障盘影响，读取剩余未故障数据和对角线校验盘的相关数据位，

S401、置i、j为0，全部故障位为0；

S402、令i＝(f₁-f₀-1)mod p；

S403、如果j＝f₀、f₁或p-1，则转到步骤S407，否则转到下一步；

S404、令id＝(i+f₀-j)mod p；

S405、如果idp-1，则转到下一步，否则转到步骤S407；

S406、计算故障位与同对角线数据位或校验位的异或和并将结果赋值给故障位

S407、置j＝j+1；

S408、如果jp+1，则返回步骤S403，否则转到下一步；

S409、置j＝0；

S410、如果j＝f₁，则转到步骤S412，否则转到下一步；

S411、计算故障位与同行数据位d_i,j的异或和并将结果赋值给故障位

S412、置j＝j+1；

S413、如果jp，则返回步骤S410，否则转到下一步；

S414、置j＝0；

S415、令i＝(i+f₁-f₀)mod p；

S416、如果ip-1，则转到步骤S403，否则结束数据重构；

利用对角线校验位d_i,p恢复出故障数据位：

然后读取未故障数据盘和水平校验盘的相关数据位，利用上一步恢复出的数据位和水平校验位d_i,p-1计算恢复出与其同行的故障数据位；

如果全部故障数据位都已经被恢复，则结束数据重构，否则转到下一步；

读取未故障数据盘和对角线校验盘的相关数据位，利用上一步恢复出的数据位和对角线校验位d_i,p计算恢复出与其同对角线的故障数据位，然后转回重新读取未故障数据盘和水平校验盘的相关数据位。