基于重碼和二進(jìn)制矩陣的RAID編碼算法研究.pdf

1、隨著Internet的快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)存儲變得越來越普及,數(shù)據(jù)價(jià)值的重要性使得當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)大多通過RAID容錯(cuò)技術(shù)來保障數(shù)據(jù)的可靠性。但是隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器訪問負(fù)載的迅速加大,而使用RAID技術(shù)在數(shù)據(jù)存儲和恢復(fù)時(shí)因?yàn)樾枰M(jìn)行編碼和解碼的運(yùn)算,有一定的時(shí)間開銷,這導(dǎo)致了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)面臨著訪問性能的問題?，F(xiàn)有RAID技術(shù)中的編碼算法大多只注重故障恢復(fù)能力,忽略了編解碼性能問題,使得時(shí)間開銷過大,這在一定程度上制約了服務(wù)器的訪問性能。因

2、此研究提高RAID編解碼性能的方法有著重要的意義。本文的主要工作包括如下幾個(gè)方面:
　　 第一,針對陣列碼在編解碼過程中涉及到許多重復(fù)運(yùn)算導(dǎo)致效率低的問題,給出了一種基于重碼的優(yōu)化方案。該方案首先從編解碼矩陣中尋找出所有重復(fù)運(yùn)算的項(xiàng)并計(jì)算出這些重復(fù)運(yùn)算的結(jié)果,然后把這些結(jié)果作為一個(gè)整體輸入數(shù)據(jù)稱為重碼,通過重碼來減少編碼過程中運(yùn)算的次數(shù)。其中尋找所有重復(fù)運(yùn)算的方法是利用圖論中邊著色的算法來進(jìn)行的,該方法可以找出最多的重復(fù)運(yùn)算,從

3、而最大限度的減少運(yùn)算的次數(shù)。對比分析表明該優(yōu)化方案與原來相比在編解碼性能上具有明顯的優(yōu)勢。
　　 第二,傳統(tǒng)RS碼所使用的范德蒙矩陣由于涉及到有限域內(nèi)的乘法和除法運(yùn)算往往導(dǎo)致運(yùn)算復(fù)雜度大,實(shí)現(xiàn)困難。針對這個(gè)問題,給出了一種基于二進(jìn)制矩陣的RS編碼構(gòu)造方法。該方法基于有限域中同構(gòu)的概念,用二進(jìn)制元素矩陣同構(gòu)替換了范德蒙矩陣中的元素,使編解碼運(yùn)算過程只有異或運(yùn)算;同時(shí)根據(jù)構(gòu)造方案中編碼矩陣前w列的特點(diǎn),提出了一種基于多分法的改進(jìn):把