[发明专利]一种容多个设备和扇区错的编码的优化方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机存储领域，更具体地，涉及一种容多个设备和扇区错的编码的优化方法。

背景技术

可靠性与可用性是衡量在线存储服务质量的重要标准。对于为商业与工业应用提供在线服务的系统，数据丢失以及时常间断的服务往往意味着经济损失。磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disk，简称RAID）是能够提供高可靠性与高可用性的主流选择之一。在早期的RAID规范中，例如RAID-0到RAID-5，其仅仅提供单盘容错能力。近年来，具有更高容错能力的各种RAID系统逐渐开始被采用，因其在两个或两个以上磁盘同时失效时仍然能够恢复所有丢失的数据，与此同时还能够提供不间断的在线服务。

现在大多数的存储系统都是采用纠删码来处理磁盘出错。如商用的存储系统（Microsoft，IBM，Netapp，HP，Cleversafe，IBM等），这些系统中处理的出错单元都是盘。然而，在最近的研究中发现，整个磁盘失效的情况是很少发生的，通常情况下发生的错误类型是部分扇区出错。同时在现在SSD被广泛运用，SSD存在着擦除次数，因此其寿命和块被写的次数相关。

为了解决块失效的问题，系统会提前探测扇区和块，这样错误会被及时的恢复。现在考虑一种可能的情况，一个盘失效，同时又有一个剩下盘上的块失效。针对这种情况，现在提出了一类新的编码，我们把这类编码叫潜在扇区错误（latent sector errors，简称LSE）编码。James S.Plank等人提出的SD编码就是其中一种。这种编码方式采用的是伽罗华域上的运算来对数据进行编码。其主要的思想是在RS编码的基础上在加上若干个块作为校验码来容错。

该SD编码的数据存放策略如图1所示：

假设该存储系统有5个盘，且每个编码单元包含4行。因此一个编码单元中包含20个块。如果该存储系统能同时容1个盘与2个块失效。那么该编码单元中就有14个块可以用来存储数据，其余的6个块用来存储校验块。当其中的任意一个盘加任意的2个块失效的时候就可以通过校验块来恢复失效的数据。

我们以一个SD编码为例给出其生成系数矩阵的公式，其中r表示该SD编码中每一个编码单元中的行数，n表示每一个编码单元中的磁盘数，m表示出错盘数，s表示额外出错的块数。给定的m+s个系数分别为coff₀～coff_m-1，coff_m～coff_m+s-1。块上面的数据为a_0,0～a_r-1,n-1。

根据给定的m+s个系数来创建一个m*r+s行n*r列（每一列对应一个块）的系数矩阵。其中前面的m*r行系数是由生成m*r个校验块的公式Ⅰ得到的:

Σj=0n-1ai,j*coffki*n+j=0]]>式Ⅰ

其中i是从0到r-1，k从0到m-1，

然后根据公式Ⅱ得到剩下的s行：