基于网络编码的多媒体云存储系统单节点修复算法

针对现有多媒体云存储系统单节点修复算法中,有限域大,编解码复杂度高,磁盘I/O开销大,存储开销与修复带宽开销不均衡等问题,基于网络编码提出一种多媒体云存储系统单节点修复算法.该算法将系统中节点已分组的多媒体文件数据进行分组存储,并将组内数据在GF(2)有限域上进行异或编码,当部分节点失效时,新生节点只要连接同组中2~3个未失效节点即可精确修复失效节点中的数据.理论分析与仿真实验结果表明:该算法可减小编解码与修复的复杂度,降低磁盘I/O开销;在相同条件下,该算法存储开销与基于最小存储再生码(minimum storage regeneration codes,MSR)算法的存储开销一致,而修复带宽开销与最小带宽再生码(minimum bandwidth regeneration codes,MBR)算法接近.     

一种分布式存储系统环境下的数据持有性验证方法

为了在分布式环境下进行数据持有性验证并保持较低的修复带宽,该文在引入再生码的基础上,提出了一种分布式环境下的数据持有性验证方案。该方案利用再生码来进行数据持有性验证,并在修复阶段再次进行持有性验证以抵抗污染攻击。通过理论分析,该方案既保持了再生码修复带宽低的优势,且相比于经典方案降低了计算开销,节省了存储空间。该文还提供了方案的安全性证明,通过安全性及性能分析表明该方案是可行的。     

基于柯西矩阵的最小带宽再生码研究

节点的失效在大规模分布式存储系统中是常见现象.为防止数据的丢失,系统必须解决失效节点的自修复问题.利用再生码可以在无需下载整个源文件的情况下即可恢复出失效节点的数据,从而能有效节省修复带宽.本文利用柯西矩阵作为编码矩阵,构造了一种精确修复最小带宽再生码(ER-MBR),可以精确修复失效节点,并通过实例演示了在有限域上进行编码解码及节点修复的过程.理论分析和仿真实验都表明利用柯西矩阵作为编码矩阵,其算法的运算效率优于利用范德蒙矩阵或者随机矩阵.     

删除信道下单反馈SLT编码

基于反馈信息的喷泉码在选择合适的度分布函数下可以有效降低译码开销.将DALT码与基于反馈信息的SRSD度分布函数相结合,提出一种适用在删除概率较低信道中使用的单反馈SLT编码方法.与传统LT码相比,该方法仅增加一次反馈,降低了编译码过程的复杂度,其编译码复杂度、开销等均与信道删除概率有关.理论分析及实验结果表明,在低删除概率信道中,采用所提方法可以有效地减少传输中编码包的个数,其喷泉码性能优于传统的LT码和SLT码.     

可快速编码的多码率原模图LDPC码设计

原模图LDPC码的实际应用涉及到两个问题:快速编码和编码复杂性.与其他LDPC码相比,原模图LDPC码的结构适合快速解码,但不一定能够实现快速编码.现有的原模图LDPC码的编码是根据生成矩阵进行编码,因其生成矩阵不是稀疏的,所以存在编码复杂性问题,这给编码器的硬件实现带来较大的困难.为了降低原模图LDPC码编码复杂度,本文提出一种可快速编码的多码率原模图LDPC码的设计,提出的多码率原模图LDPC码不存在4环,无低码重码,其快速编码算法能够降低编码复杂性,使编码器的硬件易于实现.在AWGN信道仿真结果表明,提出的可快速编码的多码率LDPC码的误码率性能和纠错性能优于GB20600 LDPC码.     

2类最优局部修复码的构造

局部修复码可以提高分布式存储系统中失效节点的修复效率,是分布式存储编码领域的研究热点。文章研究最优局部修复码的构造,利用二元常重量码构造了两类矩阵,并以这两类矩阵作为校验矩阵,构造了局部性为r、最小距离分别为d=5和d=6的两类最优局部修复码。     

基于矩阵分解的有限几何LDPC码的研究

随机构造的LDPC（low density parity check codes）码长的增加,所需存储空间过大,编码复杂度过高.针对该问题,研究了具有代数结构的有限几何LDPC码.基于有限域几何空间的点和线来构造校验矩阵,并通过矩阵行列分解得到不同码率、码长的非规则QC-LDPC码.该类LDPC码是准循环码,其编码复杂度与码长成线性关系,对应的Tanner图没有4环存在.仿真结果表明：MSK调制、AWGN信道条件下,该类码与类似参数的随机码相比较,当信道误码率为10-6时,译码增益约为0.05～0.15dB.     

低维四元局部修复码的构造

在分布式存储系统中,当节点发生故障时,局部修复码能够提高修复效率.四元距离最优码易于实现,当给定码长和维数时,四元距离最优码的纠错能力优于二元距离最优码,但目前利用四元距离最优码构造四元局部修复码的研究存在很多空白.设四元距离最优码的维数2≤k≤4,由给定维数的四元Simplex码与MacDonald码以及少量距离最优码的生成矩阵,利用扩展、删除与并置等组合方法,设法构造出任意码长n≥k+1且局部度较小的四元局部修复码.确定出达到Singleton-Like界或Cadambe-Mazumdar界的四元局部修复码.证明除55个四元局部修复码外,其余的四元局部修复码都是局部度最优的.     

分布式存储中的再生码综述

分布式存储系统中通过引入冗余提高系统的可靠性,纠删码作为重要的冗余策略在分布式存储中得到越来越多的重视.分布式存储系统中,当某个存储节点失效后,需要引入新的节点来修复失效节点的数据.传统纠删码冗余策略在修复失效节点时需要传输的数据量较大近年来出现的再生码对传统纠删码进行改进以减少修复失效节点的带宽消耗.再生码引入网络编码的思想,在修复失效节点时,参与修复过程的节点首先将本节点内的数据作线性组合后再上传,最终修复带宽消耗最小 介绍了再生码的基本概念,然后介绍单节点修复再生码和合作修复再生码的编码策略,最后总结再生码的发展和研究方向     

基于CITA区块链的纠删码分片存储实现

O (n) O (1)摘要:区块链系统采用全复制的数据存储机制,为每个节点保留整个区块链的完整副本,系统扩展性差.同时由于区块链系统中拜占庭节点的存在,导致传统分布式系统中使用的分片方案不能被直接应用于区块链系统中.本文结合纠删码和拜占庭容错算法,使每个区块的存储消耗由降到,增强了系统的可扩展性.本文还提出了对区块数据进行划分的方法,在降低存储冗余的同时减小对查询效率的影响.提出了无需网络通信的编码块存储方法,降低了系统存储和通信开销.还提出了区块链节点加入和退出的动态重编码方法,既保证系统的稳定性,又降低了系统重编码开销.最后,在开源区块链系统CITA上实现,并通过充分的实验,证明系统可扩展性、可用性和存储效率提升.