[发明专利]分布式存储系统的数据修复方法及存储介质

摘要

一种分布式存储系统的数据修复方法，即一种用于分布式存储系统有节点失效时，以最小可行带宽同时恢复多个故障节点的方法。通过选择辅助节点并用选中的辅助节点计算得到辅助数据子块，然后计算修复矩阵(106)并最终通过修复矩阵与辅助数据子块相乘重建丢失的数据块(107)，或者通过解码的方法重建丢失的数据块的方法。本方法适用于任何数量的失效节点和任意编码参数情况下的数据修复，修复方法达到最小修复带宽的理论下限，灵活性高且易于实现。

主权项

1.一种分布式存储系统的数据修复方法，所述系统的存储节点的总数为n，所述系统基于使用乘积矩阵的最小存储再生码C(n',k',d')对需要存储的数据进行编码，其中n'＝n+δ，k'＝k+δ，d'＝d+δ，δ表示虚拟节点的数量，k表示将数据等分为k段，每段包含α个数据子块，d'为修复度，编码获得的C为n'×α维矩阵，其每个元素是编码后得到的数据子块，C的前δ行是0，第δ+1到第δ+k行为原始数据，剩下的m＝n'‑k'行为编码后的校验数据，这使得编码获得的n'个数据块中只有n＝n'‑δ个需要被存储；其特征在于，所述数据修复方法包括如下步骤：步骤1：从正常节点中选取辅助节点，用所述辅助节点计算得到辅助数据子块，并将所述辅助数据子块发送给重建数据的节点：用{N_i|1≤i≤n'}表示由虚拟节点和真实节点共同组成的集合，其中N₁～N_δ为虚拟节点，而N_δ+1～N_n'是真实节点，所述正常节点共有n'‑t个，其中t为失效节点数量，且t≥1，定义X＝{x_i|i＝1,...,t,δ<x_i≤n'}为丢失列表，用表示丢失的数据块，从所述正常节点中选择d'‑t+1个节点作为所述辅助节点，所述辅助节点的集合表示为所述辅助节点和所述失效节点并集为“相关节点”，表示为：N_e＝{N_j|N_j∈N_a or j∈X}，所述辅助节点N_j∈N_a首先计算存储的数据块c_j与的内积，得到t个所述辅助数据子块：然后将所述辅助数据子块作为辅助数据发送给重建数据的节点，步骤2：对修复矩阵R_X进行计算：(1)对每一个x_i,x_j∈X,j≠i,通过下式计算矩阵：其中是的前α个元素组成的向量，而是的后α个元素组成的向量，这里指的是矩阵中与所述辅助数据子块对应的列，是的逆矩阵，(2)用X_i＝X|x_i表示所述丢失列表X去掉x_i后剩余编号的有序集合，用表示矩阵中与数据块对应的列的序号按顺序排列的有序集，对每一个i＝1～t：其中，的计算方式与相同,m＝n‑k,根据上述过程有：其中，(3)对于每个x_i，向量的长度都是d'‑t+1，事实上的前δ个元素全都是0，相应地，每个Θ_i的前δ列也都是无用的列，因此用来代替其中Θ'_i是Θ_i去掉前δ列后剩余的部分，是去掉前δ个元素后剩余的部分：令则修复矩阵为：步骤3：对丢失的数据块进行重建：用修复矩阵R_X左乘辅助数据子块组成的向量得到丢失的数据块。