[发明专利]一种通用机架感知再生码的权衡分析和显示构造的方法

说明书

本发明适用于布式存储和网络编码技术改进领域，提供一种通用机架感知再生码的权衡分析和显示构造的方法，在数据中心，存储节点被组织在机架中，且跨机架的通信带宽通常比机架内通信带宽低得多。数据中心的两种常见故障是单节点故障和单机架故障。在单节点故障的最小跨机架修复带宽实现后，描述了单机架失效时存储和跨机架修复带宽的最佳权衡。一个通用的存储代码族——通用机架感知再生代码（GRRC），它实现了最佳权衡。得到了GRRC的两个极值点，最小存储通用机架感知再生点（MSGRR）和最小带宽通用机架感知再生点（MBGRR）。

技术领域

本发明属于布式存储和网络编码技术改进领域，尤其涉及一种通用机架感知再生码的权衡分析和显示构造的方法。

背景技术

最大距离可分离(MDS)码是分布式存储系统中广泛采用的一类纠删码，用于以最小的存储冗余实现数据可靠性。(n，k)MDS码编码包含kα个数据符号的数据文件(即擦除编码操作的单位)，得到有限域上的nα个编码符号，其中k＜n且α≥1(α称为分包级别)。nα个编码符号分布在n个不同的节点上，每个节点存储α符号。MDS码满足重构特性，所以n个节点中的任何k个都可以检索kα个数据符号。

现代分布式存储系统通常将节点组织在机架中，机架间通信带宽远低于机架内通信带宽^[2]。当节点出现故障时，跨机架修复带宽(即恢复期间跨机架传输的符号总量)应尽可能小。已经提出了几种擦除码结构来最小化跨机架修复带宽^[3]～[11]。例如，机架感知再生码(RRC)^[5]旨在最小化单节点故障的跨机架修复带宽，并在存储和单节点故障的跨机架修复带宽之间的最佳平衡曲线上运行。在RRC中，n个节点均匀地放置在r个机架中，每个机架有n/r个节点，其中n是r的倍数。数据文件被编码成nα个符号，每个符号存储在n个节点中，从而满足重构特性。假设一个节点发生故障，α个符号丢失。新节点与故障节点在同一个机架中进行更换。新节点检索同一机架内的所有其他符号以及来自其他机架(称为辅助机架)的编码符号，以重建α个丢失符号。RRC码的最优权衡曲线存在两个极值点，即最小存储机架感知再生(MSRR)点和最小带宽机架感知再生(MBRR)点(详见第二章)。

用于最佳跨机架修复的现有擦除代码结构目前集中于优化节点级修复。在基于机架的数据中心，机架故障虽然没有节点故障那么普遍，但也可能发生，需要容忍^[12]。设计优化节点级和机架级修复的擦除代码至关重要，这样可以最大限度地减少两种情况下的跨机架修复带宽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用机架感知再生码的权衡分析和显示构造的方法，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种通用机架感知再生码的权衡分析和显示构造的方法，所述通用机架感知再生码的权衡分析和显示构造的方法包括：给定两个整数a和b，a＜b，令[a]＝{1，...，a}，[a，b]＝{a，a+1，...，b}，将r个机架标记为从0到r-1，每个从0到r-1的机架中有n/r个节点；用一对(e，g)表示n个节点，其中e是e∈[0，r-1]的机架索引；g是机架e中的节点索引，其中g∈[0，n/r-1]；对于e∈[0，r-1]和g∈[0，n/r-1]，λ_(e，g)＝ξ^eη^g，其中ξ是的一个基本元素，η是的一个元素，具有乘法阶n/r；