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文档简介

一种基于纠删码的分布式存储容灾的设计与实现SHA1hash 摘要:在广域的文件存储系统中,每一个节点的可用性是至关重要的,这就需要在该系统中引入一定的冗余来提高每个存储节点的可用性以对存储的数据起到保护的作用。传统的冗余方式是完全复制,但随着副本个数的增加,该机制在存储空间上的浪费暴露无遗,而且在一定程度上这对整个系统性能的提高几乎没有帮助。本文提出一种基于纠删码的分布式网络容灾模型,在空间冗余度和性能上均优于传统的存储模型。 关键词:容灾;存储系统;复制;纠删码 :TP333 文献标识符:A 1引言 随着信息技术的飞速发展,一方面,计算机系统的应用模式越来越多的集中于对用户数据的处理和存储,所以,数据的价值往往都要远远高于硬件设备的价值,这一点在金融和军事等部门就显得尤为突出。但另一方面,在广域的分布式存储系统中,随着系统的增大,由于火灾、断电、人为操作失误或者地震等原因,节点的失效变得越来越频繁。为了保护数据,存储系统往往都是采用冗余的方法,在过去的存储系统诸如GPFS1、Ceph2中所引入的冗余方式是完全复制。尽管数据的完全复制比较适合高负荷的系统,但其无论在存储空间上还是在系统的整体性能上的效率都十分低下。 本文提出另一种冗余方法,纠删编码。一般来说,纠删码可以用一个四元组(n, k, b, k)来表示,其中,k是编码前文件块的个数,b是每个文件块包含的比特数,k是一个不小于k的数,n是编码后的文件块个数。首先,用户的文件数据被分成k个文件块,用集合表示为F = (F1, F2, , Fk),其中Fi (1 i k)是一个包含b比特的文件块。我们假设纠删码的编码函数是E并且解码函数是D,对原文件编码E (F) = (F1, F2, , Fn),Fi (1 i n)大小仍为b比特。设E (F)是E(F)中任意k (k k)个文件块组成的子文件,那么D (E(F)= F,即在得到E (F)中任意k个文件块就可以由解码函数D还原为原文件。 纠删码提供了一种存储优化的冗余机制用来保护存储的数据。在分布式存储系统中,经过编码的文件块分别存放于不同的节点。当系统中部分节点由于某种原因失效,用户仍旧可以根据余下可得的文件来恢复原文件。也就是说一定数量的节点失效并不会造成用户数据的丢失。 阵列纠删码是一种编解码过程都是基于简单的异或操作的纠删码,简单的编解码过程以及在软硬件上的容易实现使得阵列纠删
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