分布式存儲系統(tǒng)中多節(jié)點(diǎn)修復(fù)問題的研究.pdf

1、分布式存儲系統(tǒng)通過使用網(wǎng)絡(luò)中多臺機(jī)器上的存儲設(shè)備，把數(shù)據(jù)分散存儲在多個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲。大規(guī)模存儲系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)因數(shù)目巨大而易頻繁失效，為保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性，需要在系統(tǒng)中保存相當(dāng)數(shù)量的冗余數(shù)據(jù)，以便在部分節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)能夠利用剩余的存活節(jié)點(diǎn)來重構(gòu)原始文件;并且利用創(chuàng)建的冗余節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)使得失效節(jié)點(diǎn)得以修復(fù)。作為一種新的數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，再生碼因能有效地降低分布式系統(tǒng)中修復(fù)失效節(jié)點(diǎn)所消耗的帶寬資源而成為研究的熱點(diǎn)。目前，對單

2、個(gè)失效節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)的再生碼方案已越來越完善，然而分布式存儲系統(tǒng)中的修復(fù)通常是接連不斷觸發(fā)的，基于此本文主要研究失效節(jié)點(diǎn)的數(shù)目達(dá)到某一固定值時(shí)，多節(jié)點(diǎn)并行修復(fù)機(jī)制下的若干相關(guān)問題。
　　首先，本文研究了多節(jié)點(diǎn)合作修復(fù)模型下滿足最小存儲點(diǎn)參數(shù)的編碼形式。在Suh和Ramchandran利用通信系統(tǒng)中的干擾對齊技術(shù)構(gòu)造的一類可精確修復(fù)單個(gè)失效節(jié)點(diǎn)的最小存儲再生碼的基礎(chǔ)上，本文通過示例（n=7;k=3）碼，說明了Suh-Ramchandr

3、an碼能夠?qū)Χ鄠€(gè)失效的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合作修復(fù)。同時(shí)，為了更清楚地表述一般參數(shù)（n=2k+s;k)下的多節(jié)點(diǎn)合作修復(fù)過程，基于Suh-Ramchandran碼，本文重新描述并直接給出了此參數(shù)下的編碼形式，并且證明了在該編碼形式下，修復(fù)多個(gè)失效系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)時(shí)仍可達(dá)到最優(yōu)的修復(fù)帶寬。
　　其次，利用割型分析討論了集中的多節(jié)點(diǎn)修復(fù)模型下的最小容量割，得到了更一般的最小容量割的數(shù)組表示形式，該形式包含了已知文獻(xiàn)中的結(jié)果。根據(jù)新得到的最小容量割形式，利

4、用線性規(guī)劃的方法給出了存儲-帶寬理論界，過程更為簡單且比已知文獻(xiàn)中的邊界關(guān)系更緊。另外，還給出了最小存儲多節(jié)點(diǎn)再生碼和最小帶寬多節(jié)點(diǎn)再生碼的參數(shù)表示。并與單節(jié)點(diǎn)修復(fù)模型和多節(jié)點(diǎn)合作修復(fù)模型做了比較，結(jié)果表明集中的多節(jié)點(diǎn)模型在修復(fù)多個(gè)失效節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要的修復(fù)帶寬最小。通過對一些特殊參數(shù)下存儲和修復(fù)所需帶寬資源的分析，給出了集中的多節(jié)點(diǎn)修復(fù)模型下滿足最小存儲多節(jié)點(diǎn)再生碼和最小帶寬多節(jié)點(diǎn)再生碼參數(shù)的編碼方案。
　　最后，給出了一類連接少量

5、特定的節(jié)點(diǎn)即可精確修復(fù)多個(gè)失效節(jié)點(diǎn)的再生碼。已知Papailiopoulos等利用MDS碼構(gòu)造的簡單再生碼在可達(dá)到任意碼率的同時(shí)，能夠只使用系統(tǒng)中f個(gè)存活節(jié)點(diǎn)通過簡單的異或運(yùn)算來完成單個(gè)失效節(jié)點(diǎn)的精確修復(fù)。在此基礎(chǔ)上，本文通過對簡單再生碼中校驗(yàn)數(shù)據(jù)的改造，得到了能夠同時(shí)精確修復(fù)多個(gè)失效節(jié)點(diǎn)的新編碼方式。這類改造的簡單再生碼的存儲和修復(fù)帶寬只與已設(shè)定的值f有關(guān)，并且隨著f的增大，與節(jié)點(diǎn)存儲的最小理論值接近。同時(shí)，在修復(fù)多個(gè)失效節(jié)點(diǎn)時(shí)，可直