磁盘阵列存储系统的分组编码技术研究

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2、ｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｏｏｆＣｈｉｎａｙｌｇｙ’ＡｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒＭａｓｔｅｒｓｄｅｇｒｅｅＳｔｕｄｙｏｎＧｒｏｕｐＥｎｃｏｄｉｎｇＴｅｃｈｎｉｕｅ化ｒＲＡＩＤＳｔｏｒａｅｑｇＳｓｔｅｍｓｙ’ＷＡｕ化ｏｒｓＮａｍｅ；ＮｅｎａｎｇｇＳｅｃｉａｌｉｔ：ＣｏｍｕｔｅｒＳｏｆｔｗａｒｅａｎｄＴｈｅｏｒｐｙｐｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＹｉｎｌｏｎＸｕｐｇ＊Ｆｉｎｉｓｈｅｄｔｉｍｅ：Ａｒｉｌ１６２０１６ｐ，Ｉｋ中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声

3、明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研巧工作所取得的成果。除己特别加示注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研巧成果一。与我同工作的同志对本研巧所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。，文＇ｆ作者签名：导ｆｃ签字日期；中国科学技术大学学位论文授权使用寅明一作为申请学位的条件之，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版．允许论文被查间和借阅，可Ｗ将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，

4、可＾文采用影印、缩印或扫描等复制手段保存一、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相致。保密的学位论文在解巧后也巧守此规定。ｂｆ公开□保密（年）＿．作者签名：导师签名：＼Ｉａ专签字日期：签字日期：ｉ．摘要摘要，随着互联网的快速发展．当前每天都将产生海量的数据。为了存储这些数据独立磁盘兀余阵列（ＲＡＩＤ）利用《个磁盘提升系统容量和读写性能。在大规模ＲＡ一ＩＤ系统，，中由于磁盘数较多，磁盘故障是种常态。因此ＲＡＩＤ系统通常会额外保存冗余数据，Ｗ保证数据可靠性。当发生磁盘故障时，，需要

5、将坏盘修复维持数据可用性。并且，修复过程应该尽可能更快，因为如果修复时间过长，，将长时间影响用户访问，，并且在修复期间若更多的磁盘发生故障有可能造成数据的永久丢失。然而，磁盘容量发展迅速，磁盆读写性能却发展缓慢，传统ＲＡＩＤ系统要修复单个ＴＢ级容量的磁盘将巧费大量时间。为了极大地加快存储系统单盘修复速度一，本文提出了种新的ＲＡＩＤ结构，一一－ＲＡＩＤ－ＲＡＩＤ叫做ＯＩ，它的本质是种分组编码技术。ＯＩ是种分层结构，包含了两层编码，即外层编码和内层编码。外层编码基于平衡不完全区组设计（Ｂ巧Ｄ）一，和种偏移轮转策略能利用大量磁益的带

6、宽并行修复单个坏盘；内层编码基于Ｉ－每条对角线，部奢在每个磁盘组中。本文通过具体示例介绍了ＯＲＡＩＤ的构建ＡＤＩ－ＲＡ瓜的方法。我们在两层编码都部署了ＲＩ５码，通过实验验证并分析了Ｏ－ＲＡ各方面性能。结果表明ＩＤ５０６０，，ＯＩ能利用不超过３个磁盘，使加速比达到Ｉ－ＲＡ因此能在短时间内修复ＴＢ级容量的磁盘；ＯＩＤ在单盘修复过程中的数据读，取总量远低于相同容错能力的ＭＤＳ纠删码节省了网络带宽和巧盘读写开销；０－１Ｄ１ＲＡ能利用接近于理论最少的破扭数获取极高的单盘修复性能，保持了较化－－ＩＲＡＩＤ的存储开销较低，介于０．．６

7、之；ＲＡＩＤ的更新的磁盘开销；Ｏ２到０间ＯＩ开销己达到最优。在实际的应用场景中，为了降低分组编码技术对存储系统破盘数的限制－我ｅｒＨＩ－ＲＡ１Ｄ们分别基于Ｓｔｅｉｎ连系巧完全围构建了Ｏ，并提出了两种虚拟磁盘技－术。这些方法都额外耗费了更多的磁盘开销，Ｗ换取ＯＩＲＡＩＤ构建的灵活性，一Ｉ－ＲＡＥＤ的参数巧供了更《选择－为Ｏ。为了进步提巧ＯＩＲＡＩＤ的巧据可靠性，－ＲＡ我们在饼ＩＤ的两层编码中分别部署了容多错的ＭＤＳ纠删码，其中，若两层３－ＲＡＩＤ系统可容任意编码都部署容错的ＭＤＳ纠册码，整个ＯＩ１５个巧盘故按，－极大地提

8、商了数据可靠性。最后，我们还讨论了ＯＩＲＡＩＤ这种分组编码技术在一数据中屯