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     

大数据存储中的容错关键技术综述

不断增长的海量数据需要被可靠存储,而分布式存储系统庞大的节点规模和数据规模,大大提升了发生节点失效的概率,容错技术成为大数据存储中不可忽视的关键技术.文中介绍了数据容错的两种基本策略：复制和纠删码,并分别总结了将这两种容错策略具体应用于大数据存储时所面对的问题和相关解决技术,如与基于复制的容错技术相关的副本系数设置、副本放置策略、副本一致性策略、副本修复策略和纠删码领域的再生码技术等.     

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.     

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.     

局部修复码综述

分布式存储系统因其海量存储能力、高扩展性和低成本等特性受到广泛开发和使用.如何有效保障数据可靠性也成为当前分布式存储系统重点关注的问题之一.局部修复码是目前广泛使用的保障数据可靠性的手段.介绍国际上目前比较热门的三类局部修复码,即经典的局部修复码、再生码和极大局部修复码,并重点介绍这三类码的最优性质.     

有限域上Reed-Solomon码的一个注记(英文)

设Fq是特征为p的q元有限域.固定Fq的一个非空子集D={x1,…,xn}.熟知标准Reed-Solomon码Cq(Fq,k)的对偶码Cq(Fq,q-k)仍为Reed-Solomon码.对于广义Reed-Solomon码Cq(D,k),给出存在广义Reed-Solomon码Cq(B,n-k),使得Cq(D,k)与Cq(B,n-k)互为对偶码的一个充要条件.并由此构造出一类满足此条件的广义Reed-Solomon码.关键词:Reed-Solomon码;自对偶码;本原元素     

低复杂度的最小冗余再生码的矩阵构造方法

针对现有的基于矩阵的最小冗余再生码的构造方法中存在的编码和重构复杂度高及参数选择受到限制的问题,设计了一种矩阵实现的最小冗余再生码的构造方法.该方法通过改变数据矩阵和修复向量的结构,能够有效地减少最小冗余再生码的编码和数据重构的复杂度,同时参数的选择更加简单和灵活.     

广义Reed-Solomon码的子空间子码

介绍了广义Reed-Solomon码的子空间子码,并给出了码的维数计算公式.     

一种改进的RS码代数软判决译码算法

为了提高Reed-Solomon码的纠错性能,分析并给出了能提高Reed-Solomon码纠错能力的代数软判决译码算法的译码流程,讨论了译码中需要的软信息的计算方法,推导了代数软判决译码算法的译码成功条件.在此基础上,提出了一种改进的代数软判决译码算法,并对改进算法的运算量和译码时延进行了分析.算法针对推导的译码成功条件,通过改变代数软判决译码算法中插值算法的选择输出准则,更有效地利用了接收端的软信息.仿真结果表明,在译码时延基本不变的条件下,提出的算法比代数软判决译码算法提供更多的译码增益.     

基于广义Reed-Solomon码构造的两类量子MDS码

量子信息领域的一个重要热点是构造具有良好参数的量子极大距离可分码.最小距离是其中最重要的一个参数,并且最小距离越大越好,在量子纠错领域一个备受关注的话题是构造最小距离比q2+1更大的量子极大距离可分码.构造了向量a和向量v,使得由向量a和向量v定义的广义Reed-Solomon码满足Hermite自正交性质.进一步,利...     

一类基于极图理论的局部修复编码的性质及构造

由于分布式存储系统大量使用廉价的磁盘构建,磁盘故障往往不可避免导致数据丢失.数据编码是一种防止数据丢失的必要容错机制.局部修复码与经典的最大距离可分(MDS)码相比,以一定的存储空间开销,能够有效提高数据修复的效率,降低网络带宽占用.为了降低该码的存储空间开销,本文研究以极图理论来描述该类编码.将存储节点与编码块抽象为二分图中的X、Y两类顶点,从而存储空间占用最小化等价于计算二分图中边数的极小值.这种求极值问题可以归结为Zarankiewicz问题.本文使用极值二分图对局部修复码进行建模与分析,并给出了相应的构造算法.     

代数几何码的Galois对偶码的Weil微分表示（英文）

Galois对偶码是Euclid对偶码和Hermite对偶码的推广。我们证明了函数域■上代数几何码C_L,F(D,G)的hGalois对偶码是■上的代数几何码■,其中,■是一个与■有关的函数域,?_h是从F到F′的同构映射,并且对任意■满足■。作为上述结果的应用,我们构造了一类h-Galois LCD MDS码。     

r点码和最小距离

首先给出r元组的魏尔斯特拉斯半群的相关理论,然后用其构造一类代数几何码,这类码称为r点码,且其最小距离超过其设计距离,另外这类码比同曲线上的一点码具有更好的参数。     

纠删码存储系统中数据修复性能优化研究进展与展望

纠删码被广泛应用于分布式存储系统以保存在线应用的用户数据。当部分存储节点发生故障时,纠删码存储系统需使用新的存储节点替换原有失效节点,并恢复失效的用户数据。由于需要执行数据编码、传输和读写等操作,纠删码存储系统通常需要消耗较长的时间执行数据修复操作,存储的用户数据将长期处于不可靠状态。为了保障存储数据的可靠性,研究学者提出了多种数据修复性能优化方案以减少数据修复时间。本文介绍了数据修复性能优化问题,分析了各个应用场景下主要的性能瓶颈和性能优化难点,总结了提升数据修复性能的主要技术方案和研究工作,并对数据修复性能优化研究领域的未来发展方向进行展望,为纠删码存储系统设计人员准确选择适合特定应用场景的数据修复性能优化方案提供思路。     

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。     

一些来自Kummer覆盖的新码

应用代数曲线的偏Zeta函数去构造代数几何码.基于偏Zeta函数和具有多个有理点的Kummer覆盖的分析,对比Brouwer表,一些新码被发现.     

基于2个不相交子集的MDS自对偶码构造

最大距离可分(maximum distance separable, MDS)自对偶码是一类最优线性码,在通信、数据存储和区组设计等领域有着广泛的应用,构造MDS自对偶码是当前编码理论研究的一个热点问题。文章基于有限域及其乘法群的2个不相交子集,利用广义Reed-Solomon(RS)码构造了几类新的MDS自对偶码;得到的MDS自对偶码具有灵活的长度。     

关于标准Reed-Solomon码的深洞猜想的注记

Reed-Solomon码是目前广泛应用于数字通信中的一类重要的极大距离可分码.Reed-Solomon码的译码过程通常采用最大似然译码算法.对于收到的一个码字u∈Fnq,最大似然译码算法关键在于确定码字u对于码C的错误距离d(u,C).熟知d(u,C)n-k,其中n,k分别为码C的码长和维数.若d(u,C)=n-k,则称u为码C的深洞.对于标准Reed-Solomon码,2012年洪和吴提出了一个著名的Wu-Hong深洞猜想.本文借助有限域Fq上极大距离可分码的生成矩阵,在一定条件下证明了标准Reed-Solomon码的Wu-Hong深洞猜想.     

基于代数曲线yq+y=xqt+1上的代数几何码的广义汉明重量

考虑了一类关于有限域Fq2t 上的代数曲线yq+ y=xqt+1上的代数几何码 (几何Goppa码 )的广义汉明重量分析 ,它是厄米特码 (当t =1时 )的广义汉明重量的一个推广 ;提供了这类码的广义汉明重量的上界 ,同时给出了第二级的广义汉明重量在整数m在区间 qt+1+ q≤m ≤n - qt+1+ q+ 1上的准确值 (m是决定这些码的维数的一个参数 ) ,并且进一步提出了一些更加广阔的问题让人思考 .     

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.