[发明专利]一种网络分布式文件存储与读取方法

权利要求书

1.一种网络分布式文件存储方法，将文件存储到网络分布式存储系统中，其特征在于，所述网络分布式文件存储方法包括如下步骤：

确定存储系统{N₁,N₂,...,N_n}的存储容灾参数指标[n, k, t, δ]，其中n为存储系统的存储节点数，t为存储系统的容灾能力指标，n, k, t, δ均为正整数，n, k, t, δ之间的关系满足不等式0≤δ<<k<n且t≤(n-k-δ)；

根据存储容灾参数指标[n, k, t, δ]构造文件分块矩阵G_n×k和文件聚合矩阵H_n×(n-k)，文件分块矩阵G_n×k和文件聚合矩阵H_n×(n-k)中的元素取值于二进制符号{1,0}，并满足以下条件：G_n×k中有k个行构成单位矩阵，H_n×(n-k)列满秩，H_n×(n-k)中随机抽取t行是线性相关的概率<1/2^δ，G_n×k的每一个列向量与H_n×(n-k)的每一个列向量均为正交；

将文件转化为二进制格式后等分为k个数据块，每个数据块表示为block(1), block(2), …, block(k)；

根据文件分块矩阵G_n×k对文件的k个数据块进行信息编码，得到n个编码数据块，包含如下步骤：将文件的k个数据块按顺序排列：block(1), block(2), …, block(k)，并与文件分块矩阵G_n×k每一行的k个元素的位置依次对应；将文件分块矩阵G_n×k某一行i中所有值为“1”的元素位置所对应的数据块进行模2累加，得到编码数据块block*(i)，，其中1≤i≤n；由文件分块矩阵G_n×k的n个行分别得到n个编码数据块block*(1), block*(2), …, block*(n)；

将n个编码数据块block*(1), block*(2), …, block*(n)存储到存储系统的存储节点中。

2.根据权利要求1所述的网络分布式文件存储方法，其特征在于，所述步骤将文件转化为二进制格式后等分为k个数据块的具体方法为：当文件大小不能被k整除时，则在第k个数据块后添0补齐。

3.根据权利要求2所述的网络分布式文件存储方法，其特征在于，所述k个数据块中每个数据块含有相同的二进制比特位值。

4.根据权利要求3所述的网络分布式文件存储方法，其特征在于，所述步骤将n个编码数据块block*(1), block*(2), …, block*(n)存储到存储系统的存储节点中的具体方法为：将文件的n个编码数据块按顺序分别存储到n个存储节点中。

5.根据权利要求4所述的网络分布式文件存储方法，其特征在于，当存在多个待存储的文件时，将不同文件的n个编码数据块按不同的顺序分别存储到n个存储节点中。

6.根据权利要求1所述的网络分布式文件读取方法，其特征在于，当损毁的存储节点数t≤ (n-k-δ)时，所述网络分布式文件读取方法包括如下步骤：

任意下载文件的k+δ个编码数据块；

利用下载的k+δ个编码数据块，根据文件聚合矩阵H_n×(n-k)恢复文件的n-k-δ个未知的编码数据块，具体包含如下步骤：（1）将文件的k+δ个已知的编码数据块和n-k-δ个未知的编码数据块按编码的顺序排成一行构成一个行向量β；（2）β·H_n×(n-k)=θ，其中θ为(n-k)维全零的行向量；（3）求解β·H_n×(n-k)=θ，得到文件的n-k-δ个未知的编码数据块；

从n个编码数据块中获取k个数据块，将k个数据块按顺序拼接获得二进制格式的原始文件。

7.根据权利要求6所述的网络分布式文件读取方法，其特征在于，所述步骤任意下载文件的k+δ个编码数据块的方法为：任意选择k+δ个存储节点下载文件的k+δ个编码数据块。

8.根据权利要求1所述的网络分布式文件读取方法，其特征在于，当没有存储节点损毁或存储的k个原始数据块未损毁时，该网络分布式文件读取方法包括如下步骤：直接下载k个原始数据块，将k个原始数据块按顺序拼接获得二进制格式的原始文件。