[发明专利]一种基于调节矩阵的异构部分重复码的构造方法

说明书

本发明公开了一种基于调节矩阵的异构部分重复码的构造方法，用于构造节点存储容量异构的FRC，适用于分布式存储系统中节点数n为奇数的情况，且构造的FRC中数据块的重复度ρ等于2。考虑到实际的分布式存储系统大部分具有异构的特点，故引入基于调节矩阵的方法来构造异构FRC，构造的FRC可实现节点存储容量的多样性，同时构造的FRC相比传统的再生码，具有无编码修复、计算复杂度低的优点。

技术领域

本发明属于计算机领域，具体涉及一种基于调节矩阵的异构部分重复码(Fractional Repetition Codes，FRC)的构造方法。

背景技术

在分布式存储系统中，数据存储是一个多维优化的问题。虽然再生码可以优化存储消耗和修复带宽，但其修复过程通常涉及大量有限域的运算，计算复杂度较高，于是提出部分重复码的概念(Fractional Repetition Codes，FRC)，指出了FR码可以提供精确有效的修复，并可以提供最小的修复带宽。其结构包含两个部分的内容，一个是外部MDS码，另一个是内部重复码。数据块经过MDS编码后，将输出的编码块复制ρ倍再分散到各存储节点。系统中发生节点故障时，可以通过从其他节点直接下载数据并存储到替换节点来完成修复，不需要额外的运算，极大程度上降低了计算复杂度。

发明内容

针对现有技术中存在缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种基于调节矩阵的异构部分重复码的构造方法，该方法满足实际分布式存储系统异构的要求，节点存储容量异构，且修复过程无需编码操作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术解决方案：

一种基于调节矩阵的异构部分重复码的构造方法，其特征在于，该方法用于构造节点存储容量异构的FRC，适用于分布式存储系统节点数n为奇数的情况，且构造的FRC中数据块的重复度ρ等于2；具体步骤如下：

步骤1：首先定义一个循环置换矩阵C_n(d-1)，该矩阵是一个n×n阶的二进制矩阵，其中，n代表节点数，d-1表示每个节点存储容量同时也表示矩阵中每一行1的个数，且d需满足的条件为d3，d为奇数；

C_n(d-1)矩阵的第一行满足下面的表达式：

c(t)＝t+t²+…+t^(d-1)/2+t^n-(d-1)/2+…+t^n-1；

矩阵的第一行确定后，后面的每一行依次向右移动一位，共移动n-1次，最后生成C_n(d-1)矩阵；

在这里C_n(d-1)矩阵同时也是一个关联矩阵，关联矩阵的行对应分布式存储系统中的节点，列代表存储的数据块，同时这个关联矩阵与未经过调节矩阵构造的同构FRC是一一对应的关系；

为了更加直观的看出内部FRC的存储结构，进一步引入正则图存储同构的FRC，所述正则图可以通过关联矩阵C_n(d-1)得出；正则图的顶点n也就对应FRC中的节点数，正则图的边代表数据块，d-1代表节点的度；

步骤2：引入一个矩阵S_n去调节步骤1中的C_n(d-1)矩阵，S_n矩阵生成方法为：在(n-1)阶副对角线都为1，其他元素全为0的矩阵后面加一行0和一列0生成S_n矩阵；