[发明专利]优化输入输出负载的RAID-6横向斜向校验编码及解码方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及一种优化输入输出(I/O)负载的RAID-6横向斜向校验编码及解码方法。

背景技术

冗余磁盘阵列(RAID)是一种被广泛采用的，能以非常少的空间开销提升存储设备可靠性与性能的技术。近年来，由于大型存储系统中多盘失效几率的提升，能容忍两块磁盘同时失效的RAID-6方案得到了更多关注。现有的大多数RAID-6的实现是基于一类最大距离可分码(MDS编码)实现的，这类编码的特点是能以最优的额外空间代价以达到所需要的可靠性。根据编码本身的特性，MDS编码可进一步分为水平编码和垂直编码。一个典型的RAID-6水平编码由m块数据盘和2块校验盘构成，其中数据存放在m个数据块上，而校验单独存放在剩余2个盘上。垂直编码则将校验块分布在所有设备上。

大多数现有的MDS编码均存在负载不均衡的问题，当上层应用的写请求多的时候，这个现象更为严重。典型的水平编码由于将校验放在单独的磁盘上，因此在处理写请求时，校验盘将承受大量的更新操作，从而比数据盘具有更大的负载。对于某些垂直编码例如P-code，由于它的校验并未完全均匀分布，同样存在负载不均衡的问题。尽管，某些垂直编码具有负载均衡的特性，如X-code，但是他们在恢复单盘失效的时候，具有更高的恢复代价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化输入输出负载的RAID-6横向斜向校验编码及解码方法，能够实现最佳的负载均衡，最优存储代价，以及良好的单盘恢复性能。

为解决上述问题，本发明提供一种优化输入输出负载的RAID-6横向斜向校验编码方法，包括：

用一个p-1行p-1列的方阵来表示规模为p-1的磁盘阵列，其中p是任意给定的大于2的质数，其中，方阵中的每一列表示一个磁盘，方阵中的每个元素表示磁盘上一个定长的存储空间；

在所述方阵的主对角线存放横向校验块，副对角线存放反斜向校验块，方阵的剩余元素存放数据块，主对角线为横向校验链，副对角线为反斜向校验链。

进一步的，在上述方法中，在所述方阵的主对角线存放横向校验块，副对角线存放反斜向校验块，方阵的剩余元素存放数据块包括：

根据横向和反斜向校验的计算公式在所述方阵的主对角线和副对角线之外的元素位置存放数据块；

根据所述横向和反斜向校验的计算公式，计算出所有横向校验块和反斜向校验块，并将所述横向校验块存放入所述方阵的主对角线上的对应的元素位置，将所述反斜向校验块存放入所述方阵的副对角线上的对应的元素位置。

进一步的，在上述方法中，所述横向校验的计算公式如下：

其中，C_i,i表示横向校验块，C_i,j表示方阵中第i行第j列的元素，0≤i,j≤p-2。

进一步的，在上述方法中，所述反斜向校验的计算公式如下：

其中，C_i,p-2-i表示反斜向校验，表示方阵中第<2i+j+2>_p行第j列的元素,<2i+j+2>_p表示将2i+j+2的值对p取模。

根据本发明的另一面，还提供一种优化输入输出负载的RAID-6横向斜向校验解码方法，包括：

当磁盘阵列的最多2个盘失效时，根据方阵中的横向和反斜向校验链恢复失效元素。

进一步的，在上述方法中，当磁盘阵列的1个盘失效时，根据方阵中的横向和反斜向校验链恢复失效元素包括：

读取方阵中的横向和反斜向校验链上的存活元素，计算存活元素的异或之和，将存活元素的异或之和作为失效元素的值。

进一步的，在上述方法中，当磁盘阵列的2个盘失效时，根据方阵中的横向和反斜向校验链恢复失效元素包括：

步骤一，寻找位于失效的磁盘上且是所在反斜向校验链上唯一缺失的元素作为起始元素；

步骤二，通过所述反斜向校验链对所述起始元素进行恢复；

步骤三，当所述起始元素被恢复后，得到所述起始元素所在横向校验链上且位于失效盘上的一个第二元素，则通过所述横向校验链对所述第二元素进行恢复；

步骤四，判断失效的磁盘上是否还有待恢复的元素，

若有，将所述第二元素的所在反斜向校验链上下一个待恢复的元素替换为新的起始元素后转到步骤二；

若无，则结束。具体的，对于双盘失效的情形，仍然可以利用校验链进行恢复。