基于EEOD码的一种有效的数据分布策略

在EVENODD码的基础上，提出一种新的基于EEOD码的数据布局分布策略。该策略只需要三个额外的存储设备保存校验信息，能容许任意三个存储设备同时故障。策略中的校验方程组用图的回路表示，可将其顶点逐步消除，把译码过程归结为图回路的叠加。讨论了基于EEOD码数据分布策略的性能，与其他策略相比，其容灾能力大幅度提高，编码和译码过程只需要简单的异或运算，但空间利用率和系统吞吐量的影响非常小。
关 键 词 数据分布策略; EEOD码; EVENODD码; 可靠性

可靠性是分布式存储系统最重要的指标之一，也是当今信息社会对信息存储的迫切需求[1]。文献[2]提出了利用编码技术构建高可靠性的分布式存储系统，其基本思想为：一个目标文件可划分为m块，然后利用某编码把m块编码为n块，并分别存储在n个不同的存储设备上；当发生特殊状况(自然灾害、战争、意外损坏等)造成其中某些存储设备部分或者全部发生损坏时，可以通过存放在该系统其他存储设备上经过编码的冗余数据恢复损坏的数据，从而增强系统的安全性。
目前，容许两个存储设备同时故障的数据分布策略的编码有EVENODD码[3]、X码、B码[4]、S码[5]等；容许多个设备同时故障，特别是容许三个设备同时故障的数据分布策略的编码，如Blaum码[6]、WEAVER码[7]、HoVer码[8]、HDD1码和HDD2码[9]等。但是Blaum码解码方法是解多项式环上的一组线性方程，解码算法不易实现、复杂度高。HoVer码、WEAVER码不是MDS码，冗余盘数目并不是随着磁盘阵列系统总盘数的线性增长，冗余信息量太大、代价昂贵。而HDD1码和HDD2码的解码过程需要做线性方程高斯消元求解，其解码复杂度等于9。
本文在EVENODD码的基础上，提出了一种扩展EVENODD码——EEOD码，能容许任意三个存储设备同时故障，同时校验方程组用图的回路表示，译码过程可看作图回路的叠加。与其他策略相比，冗余率达到最优，编译码复杂度和更新复杂度都相对较低。
1 EEOD码的编码方法
1.1 EVENODD码
为了能够承受三个磁盘同时故障，EEOD在EVENODD码的基础上进行了扩展，其编码矩阵为m+3列，行为m−1列，其中前m列存放原始数据，后3列存放冗余校验数据。EEOD码的前两列冗余的构造与EVENODD完全一样，后一列为增加1列冗余校验列，则三列冗余校验位构造公式为：