云存储系统中基于MSR码的局部性修复编码

为了提高分布式云存储系统的存储可靠性和故障节点修复效率,提出一种基于最小存储再生码的局部性修复编码方案. 具体地,构造适用于云存储的系统最小存储再生码,以此码为局部码构造局部性修复编码,确保最大距离可分性质和简单修复特性. 性能分析和仿真结果表明,该局部性修复编码方案可实现云存储系统中多个故障节点的快速修复,具有较低的修复局部性,相对于三副本复制方式和简单再生码,该局部性修复编码方案在存储开销和修复带宽开销方面的性能更优.     

基于Hadamard矩阵构造部分重复码

针对分布式存储系统故障节点修复问题,提出一种部分重复(FR)码的构造算法。由Hadamard矩阵经过简单变换直接构造FR码。随后引入了分组思想,由8阶Hadamard矩阵构造分组FR码(HGFR),构造更加简洁直观,实现多故障节点在局部修复组内进行精确无编码修复。理论分析发现,与RS码和SRC简单再生码相比,设计的HGFR码在分布式存储系统节点发生故障时的修复局部性、修复复杂度和修复带宽开销都降低,且修复效率提高,减少了故障节点的修复时间。     

基于Hadamard向量的新型(k+2,k)MSR码

在分布式存储系统中,再生码是一种能够最优修复节点丢失数据的编码策略.在存储空间有限的前提下,设计出一种高码率的最小存储再生码可以进一步提高存储空间的利用率.利用Hadamard向量设计出一种新型高码率最小存储再生码,实现最优精确修复所有系统节点数据.这种新的编码策略将Hadamard向量进行变型,同时改变了Hadamard向量放置在编码矩阵中的位置.与原有的(k+2,k)Hadamard MSR码策略不同,将编码矩阵中的Hadamard向量从主对角线位置移至非主对角线上时,能够减少修复过程中有限域上的运算次数.从而使这种新型再生码策略在能够精确修复系统节点数据的同时,进一步降低数据修复过程中的计算复杂度.     

具有健康节点协作的高效多节点修复方案

针对分布式存储中多节点再生修复的修复带宽和可靠性问题,提出了一种具有健康节点协作的多节点修复方案. 该方案在修复模型上做出了相应改进,通过健康节点间的协作把上述问题做了折中. 给出了具体的多节点修复过程和相应再生码的构造,用信息流图求得最大流最小割集来说明其最小边界. 结果表明,在确保修复带宽最低的条件下使修复时间同步,修复过程更简便,最重要的是所需传输信道更少,保证了修复的可靠性.     

哈夫曼树的异构部分重复码构造

针对分布式存储系统中数据被访问频率的不同,提出一种基于哈夫曼树的可变重复度的异构部分重复(HVFR)码,将不同访问频率的数据块作为哈夫曼树带有确定权值的叶子节点,构造哈夫曼树并确定数据块的重复度,利用成对平衡设计构造异构部分的重复码,能够提高热数据的并行访问速度和系统存储效率. 性能分析和实验结果表明,与里所码以及简单再生码相比,HVFR码可以显著减少故障节点的修复时间及修复局部性,提高热数据的并行访问速度,达到负载均衡,且计算复杂度低.     

非均匀故障保护的分组修复码构造

考虑到实际分布式存储系统中存在热度不同的文件,构造了一种基于非均匀故障保护的分组修复码（GRC-NFP）,可对热文件和高故障概率节点提供更高等级保护,并降低多故障节点修复的磁盘读取开销.在文件冷热分组后,用所存目标节点故障概率表征数据块故障概率,并排序,存入长度依次递增的多个数据分组,并生成组编码块.性能分析和实际系统部署结果表明,与里德-所罗门码和分组修复码相比,GRC-NFP可在存储开销较小的条件下拥有较高的容错能力和较低的修复局部性,并且使热文件能够受到更有效地保护.系统部署下较少的编码和故障修复时间进一步证明了GRC-NFP的可行性.     

基于非均匀循环编码的分组修复码构造

考虑到实际分布式存储系统中节点故障情况的多样性,该文提出一种基于非均匀循环编码的分组修复码(GRC-NCC),使高故障率节点得到更有效的保护.具体地,根据节点故障率对存储节点进行非均匀分组,将数据块依次存入长度递增的节点分组,再使用跨条带循环编码的思路生成组编码块和全局校验块.性能分析以及实验仿真表明,GRC-NCC虽...     

分布式存储系统中带宽最优的数据修复策略

针对基于网络编码的分布式存储,研究了满足给定重建时间(即节点修复数据所耗时间)约束条件的节点数据修复问题,提出了重建时间约束下的最优节点数据修复策略,建立了该策略的优化模型并显式给出最优解.数值分析结果表明,该修复策略能在给定的重建时间阈值内最小化修复带宽,而且该修复带宽随着重建时间阈值的增加而快速下降.     

随机阵列码:一种高容灾易扩展的RAID存储容灾方法

针对大数据存储容灾系统中数据存储的可靠性和扩展性等问题,提出一种具有较高容灾能力且高效易扩展的存储容灾方法,称之为随机阵列码。通过研究 上随机矩阵列满秩的性质,并将其应用在RAID阵列存储容灾方案中。首先,依据RAID存储系统环境配置和容灾需求设置条带参数,构建相应规模且满足特定性质的随机矩阵作为编码矩阵,并利用它将数据分块编码存储到不同磁盘上。当发生磁盘损毁、扇区失效等原因造成数据丢失时,可依据相应的校验矩阵及剩余的编码分块进行失效数据的高概率译码恢复。从而,实现了数据高效、可靠地容灾存储。实验及理论表明,① 上的随机矩阵,在随机概率p=0.5,矩阵行列差 时,即具有高概率列满秩的性质。②随机阵列码在编码参数上,不再受到素数或有限域规模的限制,具有灵活的设置方式,同时其容灾能力也可根据容灾需求灵活扩展。③随机阵列码基于XOR运算,与相关文献提出的RS码,CRS码方法相比,具有较高的编译码速率,特别是在较大规模存储容灾系统中表现良好。④在存储空间利用率上,与相关文献提出的Tornado码和LT码相比,随机阵列码随着规模的增长,趋于近似MDS码,具有较高的存储空间利用率。随机阵列码为大数据存储容灾技术的概率性存储容灾方案提供了一种新的解决思路,具有高效,可靠,易扩展等特点,可实现一般化存储容灾方案的订制,此外,也可与其它的存储容灾技术结合使用,共同构建特定需求下的存储容灾系统。     

基于RBIBD的最优局部修复码构造

随着数据量的迅速增长,对存储海量数据的分布式存储系统的可靠性和有效性的要求日益增加。局部修复码(LRCs)具有良好的修复局部性,能够有效实现海量数据在分布式存储系统中的可靠高效存储,构造具有(r,t)局部性的局部修复码已经成为当前研究的热点。为此,提出了一种基于可分解均衡不完全区组设计(RBIBD)的最优局部修复码的构造方法,构造信息位具有(r,t)局部性的二元最优单校验LRCs。性能分析表明,构造的LRCs达到了最小距离最优边界,且在码率上表现得更优。     

General reliability model of the non-MDS coded storage system

An open problem is how different configurations influence the reliability of a storage system using non-maximum distance separable codes as redundancy strategy.This paper proposes a repairable probability algorithm for solving data objects with non-maximum distance separable code encoding by considering the construction matrix of non-maximum distance separable codes.This algorithm exhaustively loses all possible combinations of several blocks and judges whether the matrix corresponding to each combination is reversible for calculating the probability of recoverability.We propose an analytical model based on the Markov chain to quantify the reliability of the non-maximum distance separable coded storage system.This model could quantify the impact of a series of design factors on the reliability of the storage system,such as the effect of non-maximum distance separable code configuration,the capacity of the storage system,the capacity of the object-based storage device nodes,the repair bandwidth,the mean time to data loss of the object-based storage device nodes and so on.Finally,the numerical analytical method is used to verify the correctness of the model and the influence of different factors on the reliability of the storage system.Our model enables system practitioners to decide the appropriate configuration based on their reliability requirements.     

基于前馈神经网络的分组码译码方案

在构造出分组码格图的基础上,利用一种基于前馈神经网络的多输入最小值选择网络实现分组码分组码的软判决及硬判决译码。计算结果表明,前馈神经网络总能找到全局最优解,从而使该译码算法的性能同于最大似然译码。由于该前馈网络的计算时延非常短,且基于它的译码器与传统译码器相比硬件实现简单,从而使译码的复杂性降低,时延减小。     

一种基于完备互补码的UWB多址接入方式

基于完备互补码的互相关函数为零的特性,提出1种基于完备互补码的超宽带（UWB）多址方法. 利用偏移相加（shift and add）的相关接收机进行用户信息的相关解调,并阐述了这种接收机的工作原理以及对多址干扰的抑制原理. 性能分析和仿真结果表明,这种基于完备互补码的UWB多址方式比传统的通过脉冲调制实现的跳时多址接入UWB系统具有更好的抗多址干扰的能力.     

移动广播融合网络中的资源分配和定价模型

应用博弈论中不完全信息理论来解决资源动态分配和定价问题,对服务提供商和用户之间的交互关系进行建模;通过求解静态博弈贝叶斯均衡问题以获得服务提供商的最佳价格策略和用户对应的对服务带宽购买的最佳选择。基于该模型,提出了基于用户需求强度的动态资源分配和定价管理机制及其算法。仿真表明,该算法相比于静态单一定价资源分配方法在网络效用和资源使用率等方面都得到了较大提高。