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《清华大学》 2011年
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磁盘阵列的纠删码技术研究

李明强  
【摘要】:磁盘故障、潜在扇区错误和不可检测的磁盘错误等各种磁盘错误会导致数据存储不可靠。为了解决该问题,通常利用冗余技术将若干个磁盘组织成一个容错的磁盘阵列。在现有的冗余技术中,多路镜像技术虽然实现简单,但会引入多倍的额外冗余,从而导致存储效率很低;而纠删码技术则可以极大地提高存储效率,于是成为近年来学术界和工业界研究的热点。本文针对磁盘阵列的纠删码技术中的若干问题从理论和方法上进行了研究,主要研究内容和贡献包括: 1.研究了一种容错能力为2的具有最长长度的循环最低密度MDS码(称为C码)。揭示了C码(或类C码)与群论中的Starter的内在联系,给出了多个系列的C码(或类C码)的构造方法,从而在很大程度上解决了当前无法为任意大小的RAID6构造C码(或类C码)的难题。 2.提出了一种易于实现的高性能的高存储效率的高容错纠删码(称为GRID码),有效地解决了现有的一些高容错纠删码在实现复杂度、性能或存储效率方面存在一定局限性的问题,从而可以使大规模磁盘阵列的设计者在实现复杂度、容错能力、性能和存储效率之间选取一个更好的折中。 3.提出了一种利用MDS水平码自身检错特性在基于纠删码的磁盘阵列中检测和修复无记载数据损坏的数据重构方法。与传统的检测无记载数据损坏的元数据方法相比,该方法既避免了存储额外的元数据信息,又能检测到更多类型的无记载数据损坏。同时,该方法还扩展了当前纠删码技术的容错范围。 4.提出了一种用于改善基于纠删码的磁盘阵列的小写性能的专用磁盘结构(称为DACO),有效地解决了现有的改善小写性能的方法由于无法摆脱小写操作中更新校验的“读—修改—写”模式而不具有鲁棒性这一问题。与现有的方法不同的是,DACO随着采用的纠删码的容错能力的提高能够提供更多的性能改善。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP333.35;TP309.7

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