文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
RAID系统纠删码技术研究
姓名:胡荣东
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:刘光明
2010-12
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
随着计算技术和网络技术的迅猛发展,数字化信息呈爆炸式增长。信息技术
进入了以存储技术为核心的时代,也对存储系统的可靠性提出了越来越高的要
求。RAID 技术曾是解决这个问题的有效手段。但随着大规模存储系统和高密度
大容量磁盘的出现,传统 RAID 技术已经很难保证数据的可靠性。将纠删码技术
应用在磁盘阵列中,是一种可行的有效提高系统可靠性的途径。
本文完成的主要工作包括以下几个方面:
1. 综述了传统 RAID 技术的发展、原理、结构和当前应用中遇到的新挑战。介
绍了纠删码技术的基本原理和分类,以及在存储系统中的应用情况。详细分
析了三种具有实用价值的纠删码技术的编码原理、性能和可靠性,并针对其
存在的不足之处提出了新编码的研究方向。
2. 设计了一种可以容双盘故障的 MDS 阵列纠删码——DA 码。理论上严格证
明了该码列距为 3,分别给出了在单盘故障和双盘故障情况下详细的数据重
建算法。该码的多条数据恢复链相互独立,可通过并行处理加速数据重建过
程。通过大量的模拟数据和随机的故障模型验证了 DA 码及其算法的正确
性。
3. 分析了 DA 码的容错性能。该码在编码计算复杂度、更新(小写) 复杂度、译
码(数据重建) 计算复杂度、存储效率四个方面都达到了容双盘故障的 MDS
阵列纠删码的最优值,而且具有良好的负载均衡特性。用详实的数据比较了
DA 码相对于 Reed Solomon 码、EVENODD 码和 RDP 码的优势。分析阐述
了 DA 码突破了以往垂直编码对磁盘数量的素数限制,在实际应用中具有良
好的灵活性。基于 Markov 模型的验证表明,相对于现有编码技术,DA 码
对磁盘阵列的可靠性有明显提高。
关键词: 纠删码, RAID, DA 码, 双盘故障容错, 可靠性
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
ABSTRACT
The rapid development puting work technology led to an explosion
of digital information growth. Information technology has entered an era with storage
technology as the core, and put forward increasingly high demand on the reliability of
storage systems. RAID was once an effective means to solve this problem. But with
the emerging of large-scale storage systems and high-density large-capacity disks, the
traditional RAID technology has been difficult to ensure the reliability of data. Erasure
code in disk array is a feasible and effective way to increase system reliability.
The main work and achievements contained in this thesis are as follows:
1. Traditional RAID technique were reviewed, and The development, principle, struc-
ture and the current challenges of traditional RAID technology are summarized.
This paper introduces the basic principle of erasure code. The encoding principle,
performance and reliability of three practical erasure code technology is analysed,
and based on their existence deficiency, new code