TIP编码：一种具有最优更新代价的能容三磁盘同时失效的纠删码

摘要

现如今，随着数据存储的需求日益提升，存储系统规模的增大，存储设备失效的风险也随之提升。能容忍三磁盘同时失效的存储阵列因而被广泛采用，这类存储阵列通过采用纠删码技术来达到高可靠性。纠删码中有一类被称为“最大距离可分码”（简称为MDS编码），这类编码利用最小的额外空间达到最大的容错能力，因此被广泛采用。然而，现有的能容忍三磁盘同时失效的MDS编码普遍具有很高的更新代价，从而导致磁盘阵列的写性能低下。
　　为了解决这个问题，本论文提出了一种高效的MDS编码，称为“三独立校验编码”（简称为TIP编码）。这种编码完全利用异或操作（Exclusive-OR操作）来实现，因此具有很高的编码解码效率，同时它的编码过程生成三组完全独立的冗余校验数据，因此具有最佳的更新代价。我们通过实验来展示 TIP编码的高效性。实验结果显示，相比于经典的容三磁盘失效的编码（如CRS编码和STAR编码等），TIP编码提升了至多46.6%的单数据块写性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1背景与意义

1.2容错技术概述

1.3纠删码的高更新代价问题

1.4本文贡献与主要内容

第二章 相关工作总结

2.1引言

2.2现有纠删码概述

2.3纠删码的性能指标

2.4现有三磁盘容错MDS编码的不足

2.5研究动机

2.6本章小结

第三章 TIP编码介绍

3.1引言

3.2编码设计

3.3正确性证明——双盘失效

3.4正确性证明——三盘失效

3.5 TIP编码性质分析

3.6本章小结

第四章 TIP编码的实现

4.1引言

4.2解码的实现

4.3更新的实现

4.4本章小结

第五章 TIP编码评测

5.1评测方法

5.2写性能（更新性能）

5.3编码解码性能

5.4实验结果分析

5.5本章小结

第六章 结束语

6.1主要工作与创新点

6.2后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文