[发明专利]一种基于STAR码的单盘故障快速恢复方法

说明书

本发明公开了基于STAR码的单盘故障快速恢复方法，其对于任意素数m，磁盘x发生故障，当x为冗余数据盘时，本方法的恢复方法等同于传统恢复方法。当x为原始数据盘时，为了达到数据读取量的下界，本方法选择行校验集合恢复故障盘x的前(m－1)/2块数据，剩余的(m－1)/2块选择对角线校验集合恢复，同时根据不同的丢失，需要选择不同的对角线校验集合。本方法解决了现有方法对STAR码的单盘故障进行恢复需要大量读取数据造成运算量大的问题。

技术领域

本发明涉及计算机存储领域，具体涉及一种基于STAR码的单盘故障快速恢复方法。

背景技术

随着近年来计算机存储系统的规模不断扩大，系统中发生磁盘故障的概率也在增大，导致数据的可靠性无法得到很好的保证。存储系统中，一旦发生磁盘故障，为了保证数据不被丢失，需要对故障盘中的数据进行恢复。故障盘的恢复可视为故障盘中数据的重构过程，它需要从系统中其他磁盘读取一定量的数据，重构出故障盘中的数据。如何尽可能快地恢复故障盘中的数据，减少恢复时间可以提高整个系统可靠性，故障恢复时间与从其它磁盘读取的数据量之间存在正比关系。因此恢复过程中读取的数据量是影响恢复时间的重要因素，如果可以减少恢复过程中数据的读取量，则可以加快恢复速度，提高整个系统的可靠性。

目前大多数存储系统采用在线的故障恢复模式，也即在故障恢复的过程中，系统仍然需要处理用户的读、写等服务请求。恢复过程中的大量磁盘数据读取操作会直接影响对用户的服务质量，此时减少恢复时读取的数据量，同样可以缓解整个系统的负载，降低恢复对服务质量的影响。目前针对磁盘故障快速恢复的研究主要有通过增加额外的存储空间来减少恢复时间，以及对恢复请求操作进行优化和调度等。

STAR码是阵列存储系统中最为常用的容三错编码策略之一，它通过在系统中添加三个磁盘的冗余信息来保证任意三个磁盘发生故障后，数据仍可恢复。然而，在实际系统中，单个磁盘发生故障的概率远大于两个及两个以上磁盘同时发生故障的概率，这表明尽快恢复单盘故障进而降低多个磁盘同时出于故障状态的几率是十分必要的。

STAR码是对EVENODD码的扩展，在基于素数m的有限域中，由m+3列组成，并且其中的前m列包含的是信息数据而最后的3列包含的是冗余数据。该编码的前两个奇偶列的编码规则和EVENODD的编码规则完全相同，也就是说，如果没有第三列，则STAR蜕化为EVENODD码。对EVENODD码的扩展在最后一个奇偶列，也就是第m+2列。最后一列的计算和第m+1列的计算非常的相似，只是对角线的斜率为+1而不是第m+1列使用的-1。

STAR码的传统单盘恢复算法为：1)如果发生故障的为数据盘，传统恢复算法利用行校验即第一列冗余数据来恢复故障盘中所有数据，也即读取行校验盘以及剩余数据盘中的所有数据进行恢复；2)如果发生故障的为校验盘，则恢复算法等同于编码算法，也即读取数据盘中的所有数据并按照编码规则重构出校验数据。

假设故障盘为数据盘，传统恢复算法需要读取行校验盘以及剩余数据盘中的所有数据进行恢复，共需要读取(m-1)×m块数据用于恢复故障盘的m-1块丢失数据。对于任意素数m，恢复故障盘中的m－1块数据，传统恢复算法需要从磁盘中读取的数据量为m×(m－1)。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于STAR码的单盘故障快速恢复方法解决了现有方法对STAR码的单盘故障进行恢复需要大量读取数据造成运算量大的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于STAR码的单盘故障快速恢复方法，其包括以下步骤：

S1、判断丢失记录的节点是否为校验盘，若是则进入步骤S2，否则进入步骤S3；

S2、读取数据盘中的所有数据并根据该磁盘的编码规则重构出校验数据，完成基于STAR码的单盘故障快速恢复并结束；