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2023年 第24卷 第5期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2023年 第24卷 第5期 doi: 10.1631/FITEE.2200466

DDUC：数据更新与编码解耦的纠删码系统

1移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室，中国深圳市，518000；2中兴通讯股份有限公司，中国南京市，210000

收稿日期： 2022-10-15 录用日期： 2023-05-31 发布日期： 2023-05-31
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摘要

在分布式存储系统中，常用的数据冗余方法包括副本和纠删码(erasure code，EC)。相较于副本，EC具有更好的存储效率，但是在更新方面的开销更大。此外，并发更新带来的一致性和可靠性问题给EC应用带来了新的挑战。许多研究工作都致力于优化EC技术，包括算法优化、数据更新方法创新等，但并发更新的一致性和可靠性问题尚未得到很好解决。本文介绍了一种将数据更新与EC编码解耦的存储系统，命名为DDUC，并提出了一种副本与校验块结合的放置策略。对于(N, M)的EC系统，按照N组M+1的副本进行数据布局，并将同一条带的冗余数据块都放置在校验节点上，使得校验节点可以自主地执行本地EC编码。基于上述策略，实现了一种两阶段数据更新方法，在第一阶段按照副本模式进行数据更新，在第二阶段由校验节点独立完成EC编码。这样在保证高并发性能的同时，解决了并发更新导致的数据可靠性降低的问题。同时利用PMem硬件的字节寻址和8字节原子写特性实现了一种轻量级的日志机制，在提升性能的同时保证了数据的一致性。实验结果表明，和当前主流的存储系统Ceph相比，本文所提出的存储系统并发访问性能提升至1.70–3.73倍，时延仅为Ceph的3.4%–5.9%。

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