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RAID系统中纠删码研究

作　者: 李万锋
导　师: 慕建君
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 容错 RAID系统 纠删码 可靠性
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


通过使用超大规模集成电路技术和并行架构,计算机的处理能力有了显著的增强。随着处理能力的增强,系统对输入/输出性能的要求也随之提高。磁盘是计算机的主要存储设备,但是其存取速度的提高非常缓慢。1988年,美国加州大学伯克利分校的D. A. Patterson等人提出了廉价冗余磁盘阵列技术,该技术通过并行来提高系统对磁盘的访问速度,并通过冗余来提高系统的可靠性。虽然如今单个磁盘的可靠性已经非常高,但是一个由数百甚至上千张磁盘组成的阵列在一天或者一周之内至少有一张磁盘失效的概率依然非常大。在大规模磁盘阵列中,如何在灾难性磁盘失效中保护数据已经成为磁盘阵列设计的一个关键问题。随着磁盘阵列规模的增加,容错更多的磁盘失效变得越来越重要。将编码技术应用在存储系统中,特别是磁盘阵列中,有助于提高系统的可靠性。本文完成的主要工作包括以下几个方面:1.综述了廉价冗余磁盘阵列技术的特点和实现方法。研究了传统阵列中的编码方法,概述了适用于磁盘阵列的编码技术的最新进展。2.给出了X码极大最小距离可分性质的一个证明。在此证明的基础上,详细阐述了X码的译码算法。3.给出了四种典型的纠删码:X码,EVENODD码,STAR码和RS码的模拟仿真,仿真结果表明了算法的可行性和正确性。分析这几种码的性能和优缺点。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 廉价冗余磁盘阵列  7-11
    1.1.1 廉价冗余磁盘阵列的提出  7-8
    1.1.2 廉价冗余磁盘阵列的特点  8-11
  1.2 分布式存储系统中纠删码技术研究现状  11-12
  1.3 本文主要内容及安排  12-15
第二章 纠删码原理和 RAID 概念  15-27
  2.1 纠删码原理  15-16
    2.1.1 一般纠删码原理  15-16
    2.1.2 阵列纠删码  16
  2.2 RAID 的组织与分级  16-21
    2.2.1 RAID 的分区及数据组织  16-18
    2.2.2 RAID 的分级  18-21
  2.3 RAID 系统的可靠性问题  21-26
    2.3.1 系统的可靠性  21-22
    2.3.2 RAID 系统可靠性分析  22-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 单盘和双盘容错编码研究  27-43
  3.1 传统RAID 中的容错编码技术  27-29
    3.1.1 奇偶校验码  27-28
    3.1.2 海明码  28-29
  3.2 容错双盘失效的编码技术  29-32
    3.2.1 二维奇偶校验码  29
    3.2.2 EVENODD 码  29-32
  3.3 基于素域乘法逆元的X 码MDS 性质的证明  32-38
    3.3.1 X 码原理  32-34
    3.3.2 基于素域逆元的X 码MDS 性质的证明  34-36
    3.3.3 基于定理3.1 证明的两列删除译码算法  36-38
  3.4 双盘容错编码性能分析  38-41
    3.4.1 双盘失效恢复分析  39-40
    3.4.2 小写性能分析  40
    3.4.3 仿真性能分析  40-41
  3.5 本章小结  41-43
第四章 多盘容错编码研究  43-61
  4.1 STAR 码  43-48
    4.1.1 STAR 码的编码  43-44
    4.1.2 STAR 码恢复非对称数据删除  44-48
    4.1.3 STAR 码恢复对称数据删除  48
  4.2 其它的编码技术  48-51
    4.2.1 WEAVER 码  48-50
    4.2.2 HoVer 码  50-51
  4.3 RS 码的软件实现  51-56
    4.3.1 RS 码原理  51-53
    4.3.2 译码算法  53-54
    4.3.3 软件实现的关键模块和算法  54-56
  4.4 多盘容错编码性能分析  56-60
    4.4.1 三盘失效恢复分析  56-58
    4.4.2 小写性能分析  58-59
    4.4.3 仿真性能分析  59-60
  4.5 本章小结  60-61
结束语  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-70
作者在攻读硕士学位期间完成的工作  70-71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 存贮器
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