[发明专利]一种RAID6编码及基于该编码的数据恢复方法

说明书

本发明公开了一种RAID6编码及基于该编码的数据恢复方法。该编码是LM编码；所述LM编码包括LM编码的结构、元素分布和校验元素生成方式。该方法能够实现任意形式的单盘故障、特定形式的双盘故障以及某些形式的三盘至多盘故障的重构。本LM编码重构时读开销较少，运算时间较少，恢复时间少，重构性能稳定，重构效率高。本LM编码的容错能力较强，可容多种形式的多盘故障，能够根据不同的故障情况采取不同的重构方法快速恢复故障磁盘。

技术领域

本发明属于计算机存储和恢复技术领域，具体是一种RAID6编码及基于该编码的数据恢复方法。

背景技术

随着信息时代的快速发展，数据呈现爆炸性增长，组成存储系统的单个磁盘的容量、磁盘的数目都在不断增加，但是重构性能的提升速度远远小于磁盘容量和数目的增加速度，导致存储系统频繁出现故障，因此只能容忍单盘故障的存储系统已经不能满足人们需求。磁盘故障会导致数据暂时不可用，严重时会导致数据丢失，因此研究如何提高存储系统的容错能力和重构性能对于保障数据的可靠性和可用性具有重大研究意义。

RAID6编码能容任意双盘失效。MDS编码是RAID6编码众多实现形式中的一种。MDS编码的主要缺点为校验链的长度较长，取决于磁盘个数，生成校验元素时开销较大。根据校验元素的分布特点，MDS编码分为水平编码和垂直编码。在水平编码中，存储水平校验元素和对角校验元素的磁盘分别命名为P盘和Q盘。已有的MDS编码方案有：RDP编码、EVENODD编码、P编码、X编码、N编码、D编码等。其中RDP编码和EVENODD编码是水平编码，其余编码均为垂直编码。RDP编码中，水平校验元素和对角校验元素分别被存储在P校验盘和Q校验盘，其余磁盘存放数据元素，命名为数据盘。当数据盘发生故障时，若使用水平校验元素恢复丢失数据，则需要读取所有数据盘和P校验盘的全部数据，因此I/O复杂度高，计算量大，重构效率低。

与MDS编码相比，Non-MDS编码牺牲了一定的存储空间，分布更多的校验元素来缩短校验链的长度，提高了重构性能，如申请号为201010529032.2的发明专利提出了一种Code-M编码(简称M编码)。M编码引入了条带单元集的概念，根据不同的故障情况采取不同的重构方法恢复故障磁盘。M编码主要优点是结构简单，编码操作基于异或运算，重构性能较为稳定。但M编码有以下缺点：1.M编码在重构时，要读取序号相邻的条带单元集的大量数据，读开销较大，重构时间有待减少；2.M编码不能恢复某些形式的多盘故障，容错能力有待提升：例如当每个条带单元集均存在单个故障磁盘时，故障不可恢复。其他Non-MDS编码如WEAVER编码、Hover编码等，牺牲了一定的存储空间，分布更多的校验元素来缩短校验链的长度，提高了重构性能。其中WEAVER编码能够容忍多盘失效，缺点是空间利用率低至50％；Hover编码的缺点是重构性能不稳定，在某些情况下重构效率高，在某些情况下重构效率比MDS编码低；同时在Hover编码中存在着空闲的元素，空间利用率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种RAID6编码及基于该编码的数据恢复方法。

本发明解决所述编码技术问题的技术方案是，提供一种RAID6编码，其特征在于，该编码是LM编码；所述LM编码包括LM编码的结构、元素分布和校验元素生成方式；

LM编码的结构是：LM编码结构用Code-LM(A,B)表示，A为条带单元集的个数，B为每个条带单元集中的列数同时也是每个条带单元集中包含的条带单元的个数，B+1为每个条带单元集中的行数同时也是每个条带单元中包含的元素的个数；A为大于等于2的正整数，B+1为大于等于5的质数；

使用二元组(s,c)表示一个条带单元，该条带单元所在的条带单元集的序号为s，该条带单元在序号为s的条带单元集中的列号为c；使用三元组(s,r,c)表示一个元素，该元素所处的条带单元集的序号为s，该元素在序号为s的条带单元集中的行号为r，该元素在序号为s的条带单元集中的列号为c；s的取值范围是0≤s≤A-1，r的取值范围是0≤r≤B，c的取值范围是0≤c≤B-1；