[發(fā)明專利]一種容多個(gè)設(shè)備和扇區(qū)錯(cuò)的編碼的優(yōu)化方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310697516.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103678029A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹強(qiáng);黃建忠;萬(wàn)勝剛;宋馳;李詩(shī)逸;謝長(zhǎng)生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F11/10
• 分類號(hào): G06F11/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種容多個(gè)設(shè)備和扇區(qū)錯(cuò)的編碼的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

可靠性與可用性是衡量在線存儲(chǔ)服務(wù)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于為商業(yè)與工業(yè)應(yīng)用提供在線服務(wù)的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)丟失以及時(shí)常間斷的服務(wù)往往意味著經(jīng)濟(jì)損失。磁盤冗余陣列（Redundant?Array?of?Independent?Disk，簡(jiǎn)稱RAID）是能夠提供高可靠性與高可用性的主流選擇之一。在早期的RAID規(guī)范中，例如RAID-0到RAID-5，其僅僅提供單盤容錯(cuò)能力。近年來(lái)，具有更高容錯(cuò)能力的各種RAID系統(tǒng)逐漸開(kāi)始被采用，因其在兩個(gè)或兩個(gè)以上磁盤同時(shí)失效時(shí)仍然能夠恢復(fù)所有丟失的數(shù)據(jù)，與此同時(shí)還能夠提供不間斷的在線服務(wù)。

現(xiàn)在大多數(shù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)都是采用糾刪碼來(lái)處理磁盤出錯(cuò)。如商用的存儲(chǔ)系統(tǒng)（Microsoft，IBM，Netapp，HP，Cleversafe，IBM等），這些系統(tǒng)中處理的出錯(cuò)單元都是盤。然而，在最近的研究中發(fā)現(xiàn)，整個(gè)磁盤失效的情況是很少發(fā)生的，通常情況下發(fā)生的錯(cuò)誤類型是部分扇區(qū)出錯(cuò)。同時(shí)在現(xiàn)在SSD被廣泛運(yùn)用，SSD存在著擦除次數(shù)，因此其壽命和塊被寫的次數(shù)相關(guān)。

為了解決塊失效的問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)提前探測(cè)扇區(qū)和塊，這樣錯(cuò)誤會(huì)被及時(shí)的恢復(fù)。現(xiàn)在考慮一種可能的情況，一個(gè)盤失效，同時(shí)又有一個(gè)剩下盤上的塊失效。針對(duì)這種情況，現(xiàn)在提出了一類新的編碼，我們把這類編碼叫潛在扇區(qū)錯(cuò)誤（latent?sector?errors，簡(jiǎn)稱LSE）編碼。James?S.Plank等人提出的SD編碼就是其中一種。這種編碼方式采用的是伽羅華域上的運(yùn)算來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。其主要的思想是在RS編碼的基礎(chǔ)上在加上若干個(gè)塊作為校驗(yàn)碼來(lái)容錯(cuò)。

該SD編碼的數(shù)據(jù)存放策略如圖1所示：

假設(shè)該存儲(chǔ)系統(tǒng)有5個(gè)盤，且每個(gè)編碼單元包含4行。因此一個(gè)編碼單元中包含20個(gè)塊。如果該存儲(chǔ)系統(tǒng)能同時(shí)容1個(gè)盤與2個(gè)塊失效。那么該編碼單元中就有14個(gè)塊可以用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其余的6個(gè)塊用來(lái)存儲(chǔ)校驗(yàn)塊。當(dāng)其中的任意一個(gè)盤加任意的2個(gè)塊失效的時(shí)候就可以通過(guò)校驗(yàn)塊來(lái)恢復(fù)失效的數(shù)據(jù)。

我們以一個(gè)SD編碼為例給出其生成系數(shù)矩陣的公式，其中r表示該SD編碼中每一個(gè)編碼單元中的行數(shù)，n表示每一個(gè)編碼單元中的磁盤數(shù)，m表示出錯(cuò)盤數(shù)，s表示額外出錯(cuò)的塊數(shù)。給定的m+s個(gè)系數(shù)分別為coff₀～coff_m-1，coff_m～coff_m+s-1。塊上面的數(shù)據(jù)為a_0,0～a_r-1,n-1。

根據(jù)給定的m+s個(gè)系數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)m*r+s行n*r列（每一列對(duì)應(yīng)一個(gè)塊）的系數(shù)矩陣。其中前面的m*r行系數(shù)是由生成m*r個(gè)校驗(yàn)塊的公式Ⅰ得到的:

Σj=0n-1ai,j*coffki*n+j=0]]>式Ⅰ

其中i是從0到r-1，k從0到m-1，

然后根據(jù)公式Ⅱ得到剩下的s行：