[发明专利]一种基于最小存储再生码的多节点数据文件的修复方法

摘要

本发明公开了一种基于最小存储再生码的多节点数据文件的修复方法。其实现方案是：先限定各个参数的范围，构造编码修复时所需要的矩阵；将大小为B的原始数据文件存储在前k个系统节点中，对存储在系统节点中的源码元进行编码并存储至后k个奇偶校验节点；当有任意t(2≤t≤k)个系统节点出现故障时，每个辅助节点各自发送一个码元到每个新节点，新节点在获得了修复各自节点所需的码元后再互相交换该节点收到的码元，对故障节点进行修复，重建数据；最后可以由各个节点存储的码元恢复得到原始数据文件。本发明解决了现有单节点故障修复时所需存储容量大、占用网络带宽多且只能修复单一节点故障的问题，可用于分布式存储中多节点故障的修复。

主权项

1.一种基于最小存储再生码的多节点数据文件的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构造编码修复所需矩阵，给定各个参数表示的含义及其限定的范围，再构造编码和修复时所需矩阵：(1‑1)n表示分布式存储中存储节点的个数，t表示存储节点中出现故障的系统节点个数，d表示在修复故障节点时参与修复的节点个数；存储节点分为两类：一类为系统节点，用于存储未经编码的码元，也叫源码元，共有k个；另一类为奇偶校验节点，用于在编码过程中进行奇偶校验，共有k个；n＝2k，d＝n‑t，k≥t≥2；源数据文件共有B＝k²个码元，将这k²个码元均匀存储在k个系统节点中，每个节点存储k个码元；(1‑2)构造一个大小为k×k的非奇异矩阵U和一个超正则矩阵P，所述非奇异矩阵指该矩阵的行列式不为零，所述超正则矩阵是指这个矩阵可以分为几个子矩阵，且每个子矩阵都为非奇异矩阵；柯西矩阵是一个超正则矩阵，选取一个柯西矩阵作为矩阵P；矩阵Q为矩阵P的逆矩阵，则矩阵Q为超正则矩阵；矩阵V＝UP，U为非奇异矩阵，则矩阵V为非奇异矩阵，矩阵U＝VQ；用p_ij表示P矩阵的元素，q_ij表示Q矩阵的元素，p_i表示矩阵P的第i列，i,j∈{1,2,...,k}，u_i为矩阵U的第i列，v_i为矩阵V的i列；为u_i's的对偶基，为v_i's的对偶基，且为的第i列，为的第i列，所述基之间满足关系和其中δ_ij是克罗内克函数，满足关系：(1‑3)构造一个大小为2×2的超正则对称矩阵以及它的逆矩阵这两个矩阵满足关系：步骤二：对源码元进行编码并存储：数据文件由B＝k(d+t‑k)＝k(n‑k)＝k²个码元组成，用i表示系统节点的索引，i＝1，2，…，k，n个分布式存储节点中，n＝2k，前k个节点存储源码元，后k个节点存储奇偶校验码元，对存储在系统节点中的源码元进行编码，并将编码后的码元存储到奇偶校验节点中；用x_i表示节点N_i中的k维向量，x_im为向量x_i中的各项，表示一个码元，i＝1，2，…，k，m＝1，2，…，k；当j＝1，2，…，k时，节点N_k+j为奇偶校验节点，通过将系统节点中的码元编码为k维向量映射到奇偶校验节点中存储，其中I_k表示一个k×k的单位矩阵，则每个奇偶校验节点N_k+j存储了一个k维向量：所述表示(ax_j1+ex_1j)、(ax_j2+ex_2j)、…、(ax_jk+ex_kj)，i＝1，2，…，k，l＝1，2，…，k，j＝1，2，…，k；步骤三：故障节点修复，重建数据；步骤四：由各个节点存储的码元修复原始数据文件。