[发明专利]迁移和基于纠删码的重构相耦合快速预知修复方法及装置

说明书

本发明公开了一种迁移和基于纠删码的重构相耦合的快速预知修复方法，包括：采用节点失效预测算法监测节点状态；将即将失效节点上的块组织为多个重构集合；根据重构集合所包含的块数，确定迁移和基于纠删码的重构的耦合策略。根据上述实施例的教导，本发明能够结合失效预测，从而实现迁移和基于纠删码的重构相耦合的快速预知修复，从而不仅加快数据修复，同时相比基于纠删码的重构可减少修复所需的I/O操作。本发明还公开了一种迁移和基于纠删码的重构相耦合的快速预知修复装置。

技术领域

本发明涉及存储系统数据容错领域，尤其涉及一种迁移和基于纠删码的重构相耦合快速预知修复方法及装置。

背景技术

在存储系统数据容错领域，已有技术点主要为基于失效预测的主动修复和基于纠删码的被动修复。下面将依次介绍相关技术特点及其缺陷。

1)基于失效预测的主动修复。

主动修复需要精准识别哪些设备即将失效，并在设备失效前进行数据修复操作，从而保障数据可靠。现有的商用存储设备均内置了自身监测分析和预警固件(即SMART，英文全称为Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology)，其可监测并报告一些与设备可靠性相关的属性值(例如重新分配扇区数量、设备使用时间以及当前温度等)，因此现有研究主要基于SMART属性值设计高精度和低误报率的设备失效预测模型，以及基于模型预测结果将数据从可靠性低的存储设备迁移至可靠性高的存储设备中。

已有基于失效预测的主动修复技术主要关注失效预测模型的建立，或是考虑采用迁移的方式进行主动修复，因此数据修复性能将严重受限于即将失效设备的I/O带宽，从而需要较为冗长的修复时间。

2)基于纠删码的被动修复。

纠删码是一种具有高容错和高存储效率特点的编码技术。下文以典型的Reed-Solomon码(简称为RS码)为例简单介绍纠删码的工作流程和特性。RS码其一般由两个参数确定，分别称为k和n，其中k＜n。为简单起见，可将由n和k设置的RS码称为RS(n，k)。在编码过程中，RS(n，k)以k个数据块为输入，并通过伽罗瓦域运算从而得到n个编码块(codedchunk)。这n个在编码过程中相关的编码块共同组成了一个“条带”(stripe)。当出现数据失效，RS码可基于任意k个剩余的编码块，进行解码操作从而重构失效数据。由此可见，RS码仅需额外存储n-k个块即可容忍任意n-k个块失效。因此，将一个条带的数据分散存储于n个存储设备之上(其中每个存储设备只存储该条带的一个块)，则RS(n，k)可容忍任意n-k个存储设备失效。RS码虽显著减少了数据容错所需的额外存储开销，其却放大了修复所需的I/O操作。当出现一个块失效，RS(n，k)需要取回k个块以进行数据重构，从而引发了k倍于失效数据大小的存储和网络I/O。为了减少基于纠删码的重构所导致的I/O操作，一些研究工作分别在理论层面设计具有更低修复I/O的纠删码(包括再生码和局部重构码)，和在系统层面研究如何充分利用系统空闲资源以加快基于纠删码的重构操作。

已有基于纠删码的被动修复技术(即数据失效后方启动基于纠删码的重构操作)，相比于主动修复，极易放大修复所需的I/O操作。

可见，上述两个技术点均不能实现快速数据修复，并最终保障数据存储可靠。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种迁移和基于纠删码的重构相耦合快速预知修复方法及装置，能够结合失效预测，从而实现迁移和基于纠删码的重构相耦合的快速预知修复，从而不仅加快数据修复，同时相比基于纠删码的重构可减少修复所需的I/O操作。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种迁移和基于纠删码的重构相耦合快速预知修复方法，包括：

采用节点失效预测算法监测节点状态；

将即将失效节点上的块组织为多个重构集合；