[发明专利]基于完全图的对称部分重复码构造及故障节点修复方法

说明书

本发明属于计算机领域，公开了一种基于完全图的对称部分重复码构造及故障节点修复方法。本方法主要是根据n阶完全图中顶点之间的对称关系，构造对称部分重复码。所构造的对称部分重复码不但能快速高效修复单故障节点或任意两个故障节点，而且在修复节点修复过程中节点的修复局部性较小。单故障节点和不连续的两个节点故障有多种修复度为2的修复方案，当两个连续节点发生故障也存在节点的修复度为2的修复方案。相比于传统的部分重复码，节点修复时磁盘I/O开销相对较小，冗余编码块少，且该码构造过程简单，极易推广，可操作性强。

技术领域

本发明属于计算机领域，具体涉及一种基于完全图的对称部分重复码构造及故障节点修复方法。

背景技术

由于信息技术的快速发展，数据量呈爆炸性增长，大数据对存储系统提出了严峻的挑战。分布式存储系统以其高效的存储性能成为主流存储系统。在分布式存储系统中，通常利用存储冗余数据来确保数据存储的可靠性，但需要存储多个副本，使得系统存储开销过大；纠删码策略有效降低了存储开销，但是在修复故障节点时需要下载整个文件大小的数据量，导致了修复带宽开销过大。结合网络编码的思想，Dimakis等人提出了再生码，通过传送多个数据的线性组合从而减少了修复带宽开销。然而，再生码在修复故障节点时，磁盘I/O开销大，计算复杂度较高。部分重复码融合了复制和再生码技术，使得修复故障节点时只需从部分存活节点下载少量数据块，并将下载的数据块传输给新节点无需其他运算操作即可完成故障节点的修复，修复复杂度低。由于存储系统中存储的数据量大，存储节点数增多，若采用Steiner系、射影几何及可分解设计构造部分重复码，不但码的构造过程复杂，而且单节点出现故障时，故障节点修复方案单一且节点的修复局部性较大，修复过程中的磁盘I/O开销较大，同时系统的容错能力较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于完全图的对称部分重复码构造及故障节点修复方法，用以解决现有技术中的部分重复码构造方法复杂、节点修复过程中修复局部性大，容错能力小和节点修复选择性小等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

基于完全图的对称部分重复码构造方法，包括如下步骤：

步骤1：将原始文件分成k个原始数据块，对k个原始数据块进行(n,k)MDS 编码，得到n个编码块C₁、C₂、…、C_n，其中n≥4且n、k为正整数；

步骤2：建立正n边形，将正n边形的每个顶点分别和除自身之外的n-1 个顶点用线段连接，得到n阶完全图，对n阶完全图的n个顶点按顺时针方向分别用1、2、…、n进行编号，所述n阶完全图中包括n个由顶点和该顶点左右两侧分别相邻的顶点构成的三角形，所述n个三角形的顶点与n个顶点依次对应；

步骤3：令n阶完全图的1至n个顶点依次对应1至n个节点，每个节点存有三个编码块，所述每个节点存有的三个编码块的编号为当前节点对应三角形的三个顶点的编号，完成对称部分重复码的构造。

进一步的，步骤3中n个节点存储的编码块分别为：

节点v₁存储的编码块为：C_n、C₁和C₂；

节点v_i存储的编码块为：C_i-1、C_i和C _i+1，其中i为正整数且i＝2，3，4，...， n-1；

节点v_n存储的编码块为：C_n-1、C_n和C₁。

故障节点修复方法，按照上述的任一种基于完全图构造的对称部分重复码的构造方法，，将包含n个编码块的原始文件存储到分布式存储系统的n个节点中，令每个节点存储3个编码块；