双容错数据布局算法DP-RAID扩展研究

基于单容错编码的数据布局已经不能满足存储系统对可靠性越来越高的要求。对基于多容错编码的数据布局的研究受到了广泛的关注,并且出现了一些多容错的布局算法,如多维Parity,DH1,DH2等。但这些布局算法普遍存在冗余度较差、计算负载大等缺点。DP-RAID是一种基于水平方向和对角方向双重奇偶校验的双容错数据布局算法。该布局计算负载小,实现简单,但该布局要求校验条纹长度为素数。本文对DP-RAID进行扩展,使其能够应用于校验条纹长度为素数减一的环境。与其他双容错布局算法比较表明,该布局算法在保证同样可靠性的情况下,性能有了明显的提高。     

异构磁盘阵列RAID5结构数据布局研究

由于应用需求的快速发展以及网络存储系统的出现,因此异构磁盘阵列的变得越来越常见。RAID5由于较高的性能和可靠性以及较低的代价,是应用最为广泛的RAID结构。目前对异构磁盘阵列RAID5结构的研究,重点主要放在充分利磁盘存储空间以及对性能的定性研究。论文提出了一种异构磁盘阵列RAID5结构数据布局优化方法,该方法充分考虑异构磁盘的相对容量和性能,以及校验单元的散布对RAID5小数据写性能的影响,可以生成负载均匀分布或接近均匀分布的布局。仿真实验结果表明,对于多用户小数据访问模式,优化布局的性能明显优于简单RAID5布局,且具有更高的伸缩性。     

双容错数据布局构造方法研究

总结了磁盘阵列双容错编码的图表示法和双容错数据布局构造问题的研究成果,详细讨论分析了几种双容错数据布局构造方法:基于完全图的完全1-因子分解的方法、基于完全二部图的完全1-因子分解的方法和基于搜索、优化算法的方法.性能分析表明,基于完全图的完全1-因子分解的BG-HEDP布局,是一种综合性能非常好的布局.     

一种基于3容错阵列码的RAID数据布局

在EVENODD码的基础上,提出一种新的基于EEOD码的RAID数据布局,只需要3个额外的磁盘保存校验信息,能容许任意3个磁盘同时故障,并给出了EEOD的代数定义,理论上证明了EEOD码的MDS性质.从一种新的途径讨论了EEOD码的译码过程:用图的回路表示通过"异或"运算得到的校验方程组,把译码过程归结为图回路的叠加,进而校验方程组图中度为偶数的顶点逐步消除.讨论了基于EEOD码阵列布局的性能,与其它RAID结构相比,容灾能力大幅度提高,编码和译码过程只需要简单的异或运算,但是空间利用率影响非常小,并且EEOD具有很好的性能,具有很好的应用前景.     

星载数据加密容错研究

在空间辐射环境中,单粒子反转效应(SEU)会导致星载系统存储器逻辑位发生翻转,且无法单纯依赖硬件措施完全消除,又由于卫星通信加密设备在大多数加密模式下具有错误扩散特性,星载数据加密设备的SEU软故障会导致批量数据不可用.针对星载数据加密过程的SEU影响问题,设计了基于奇偶校验码的星载数据加密过程检错算法和基于海明码的星载数据加密过程纠错算法,该容错方案可以有效降低SEU对星载数据加密过程的影响,提高星载数据加密的可靠性.通过大量图像数据仿真实验结果表明,提出的容错方案对星载数据加密过程可靠性的提高率与位出错概率成反比,有较好的空间适应性.     

双容错磁盘阵列校验散布布局的优化

采用模拟退火算法,对双容错磁盘阵列RAID6的数据布局进行校验散布优化,并且根据理想数据布局最主要的标准"重构负载均匀分布",以及对性能影响也较大的标准"校验负载均匀分布",对这种校验散布算法进行了验证,最后通过仿真实验,测试它的性能,并做出分析,结果显示该方法使RAID6在降级模式和重构模式下的负载得以均匀分布,从而使它的性能得以提高。     

无线传感器网络中多事件簇的数据容错与能效研究

基于无线传感器网络中事件簇容错和能效的要求,本文给出多事件簇数据容错模式MED-FT。该模式首先利用剩余能量和事件可信度的积值,给出分布式簇头节点的选举方法;然后,提出了多事件簇重叠区域下节点的处理策略,并且建立了事件簇的数据容错补偿机制。仿真实验表明,具有数据容错模式的多事件簇不仅能获得更长的网络生存周期,并且能获得更好的数据正确性和容错性能。     

中小型网络容错系统的研究与应用

针对中小型网络的数据存储的特点和容错的要求,对其中采用的RAID技术进行了较为全面的分析和论述。对RAID阵列的不同级剐的组成特性、数据存储和访问方式、容错性、适用场合等方面作了较为全面的分析比较。本文对于网络中容错系统的组建具有一定的参考意义。     

基于奇偶校验的RAID条带镜像数据分布方法

针对基于复制的RAID(独立磁盘冗余阵列)架构的数据分布方法所引起的负载增加、可靠性和接入带宽减少等问题,提出一种基于奇偶校验的条带镜像数据分布方案,简称RAID-P。首先,该方案在其他磁盘中复制条带数据块,然后将每个条带与一个奇偶校验块相关联,并通过将读取请求引导到合适的镜像备份数据来进行访问,从而提高阵列的可靠性和接入带宽,并且具备RAID磁盘阵列所必须的故障单元定位功能。与其他类此结构进行仿真比较后,结果表明:通过数据条带化、块镜像和奇偶校验块方法,该方案表现出了更高的可靠性,并能够在磁盘请求之间提供明显更好的I/O性能。     

基于二元数据的WSNs多目标容错定位算法

传感节点的感测数据易受到污染,导致大量传感节点的观察数据出错.为此,提出基于二元数据的多目标容错定位BMSFTL算法.BMSFTL算法考虑传感节点的差错概率的情况,利用传感节点的二元观察数据对目标源进行识别及定位.在目标源识别阶段,采用分布式竞争领导者(DCL)算法产生领导者(leader)节点,在理想状态下,leader节点数等于目标源的个数.然后,再利用基于网格投票(GBV)机制对目标源进行定位.仿真结果表明,提出的BMSFTL算法在噪声和差错情况,保持高的定位性能,在差错概率为0.25的环境,均方根误差小于8 m,远优于最大似然估计ML.     

Efficient placement of parity and data to tolerate two diskfailures in disk array systems

In this paper, we deal with the data/parity placement problem which is described as follows: how to place data and parity evenly across disks in order to tolerate two disk failures, given the number of disks N and the redundancy rate p which represents the amount of disk spaces to store parity information. To begin with, we transform the data/parity placement problem into the problem of constructing an N×N matrix such that the matrix will correspond to a solution to the problem. The method to construct a matrix has been proposed and we have shown how our method works through several illustrative examples. It is also shown that any matrix constructed by our proposed method can be mapped into a solution to the placement problem if a certain condition holds between N and p where N is the number of disks and p is a redundancy rate     

基于局部冗余混合编码的故障快速恢复方法

最大距离可分（MDS）码中校验块均为全局校验块,重构链长度随着存储系统规模扩大而增长,重构性能逐渐降低。针对上述问题提出一种新型的非最大距离可分（Non-MDS）码：局部冗余混合编码Code-LM（s,c）。首先,为缩小重构链长度,任意条带单元组内只有局部校验块,分别为组内水平校验块和水平对角校验块,并设计了局部冗余混合编码的校验布局;然后,根据不同校验块的生成规则,设计了失效数据块的4种重构方式,不同失效块的重构链具有公共块;最后,根据两个故障磁盘所在条带单元组距离不同,将双盘故障分为3种情况,并设计了对应的重构算法。理论分析和实验结果表明,存储规模相同时,与RDP相比,Code-LM（s,c）的单盘重构时间和双盘重构时间可减少84%和77%;与V²-Code相比,Code-LM（s,c）的单盘重构时间和双盘重构时间可减少67%和73%。因此局部冗余混合编码可支持故障磁盘快速恢复,提高存储系统可靠性。     

A data distribution scheme for VANET based on fountain code

Data dissemination is one of the applications used to provide infotainment to the end-users in vehicular ad hoc networks (VANET). During this process, the vehicles receive the data broadcast by the RoadSide Unit (RSU). However, it is difficult for vehicles to collect the complete content within the communication range of one RSU when the vehicle moves at a high speed and the amount of broadcast data is large. To solve this problem, a multi-RSU cooperative data distribution scheme based on fountain code (MRFC) is proposed in this paper. The source data are encoded by fountain code and poured into the VANET by multiple cooperative RSUs, then the vehicles in the area share data packets through the V2V resource compensation method, so that all vehicles can obtain enough encoded packets to reconstruct the source data. To improve channel resource utilization and reduce delivery delays, the RSUs use fuzzy logic to determine the number of fountain code packets according to their locations, the speed and density of surrounding vehicles. The experimental results show that on the premise of ensuring the delivery rate, the proposed scheme can reduce the delivery delay by 30–50%, and achieve a significant improvement in performance.

     

网络密文硬盘中的高效认证方案

网络密文硬盘可以解决本地存储空间不足、存储安全性低等问题,为用户提供资料的安全备份。本文分析了网络密文硬盘的实现原理,分析并指出文献中基于AES的网络文件传输协议和认证协议在应用中产生的瓶颈,设计了一种采用随机数的用户认证方式应用于网络密文硬盘系统中,提高了认证的效率和可靠性。理论分析和实际测试都表明该方案可以大大提高服务器端的签名效率,从而提高通信传输效率,解决服务器端的通信瓶颈问题。     

基于低密度奇偶校验码的数据协调技术

低密度奇偶校验码(LDPC)是一种(n,k)线性分组码。当分组码码长较短时,利用常规的编码方法可以完成编码工作。但随着分组码码长的增加,利用常规LDPC的编码方式编码,计算机的内存难以承担。为了解决以上问题,提出两种有效的编译码方案。首先,该数据协调方案不同于传统校验位译码,利用边信息和原始数据产生的校验子进行联合译码;其次,将校验矩阵以稀疏矩阵的形式存储,利用双向十字循环链表只记录1的位置的方式存储校验矩阵,这样可极大地节省内存空间;最后,通过C语言实现可提高编译码的有效性。实验中选取码长105的分组长度,译码器误码率(BER)收敛于1.0dB,每一分组译码时间仅需4s,译码收敛后速率达到24.85kb/s,时效性较强。     

基于均衡数据放置策略的分布式网络存储编码缓存方案

为了保证网络存储的负载平衡并避免在节点或磁盘故障的情况下造成不可恢复的损失,提出一种基于均衡数据放置策略的分布式网络存储编码缓存方案,针对大型高速缓存和小型缓存分别给出了不同的解决办法。首先,将Maddah方案扩展到多服务器系统,结合均衡数据放置策略,将每个文件作为一个单元存储在数据服务器中,从而解决大型高速缓存问题;然后,将干扰消除方案扩展到多服务器系统,利用干扰消除方案降低缓存的峰值速率,结合均衡数据放置策略,提出缓存分段的线性组合,从而解决小型缓存问题。最后,通过基于Linux的NS2仿真软件,分别在一个和两个奇偶校验服务器系统中进行仿真实验。仿真结果表明,提出的方案可以有效地降低峰值传输速率,相比其他两种较新的缓存方案,提出的方案获得了更好的性能。此外,采用分布式存储虽然限制了将来自不同服务器的内容组合成单个消息的能力,导致编码缓存方案性能损失,但可以充分利用分布式存储系统中存在的固有冗余,从而提高存储系统的性能。     

Reversible data hiding scheme in multiple encrypted images based on code division multiplexing

Multimedia Tools and Applications - Recently, a reversible data hiding (RDH) scheme based on code division multiplexing (CDM) has been reported, in which secret information and pseudo bits are...     

基于低密度生成矩阵码的签密方案

基于编码的密码系统具备抵抗量子计算的天然优势。针对传统的基于Goppa码构造的密码方案存在密文扩展率大和密钥量大的问题,利用低密度生成矩阵 （LDGM） 码和哈希函数构造了一个可证明安全的签密方案。LDGM码的生成矩阵是稀疏的,能有效减小数据量,哈希函数计算效率很高。方案满足随机预言机下的适应性选择密文攻击下的不可区分性（IND-CCA2）和选择消息攻击下存在性不可伪造（EUF-CMA）安全。在保证数据机密性和完整性的同时,与传统的先签名后加密的方法相比,输出密文总量减少了25%;与“一石二鸟”和SCS签密方案相比,计算效率有较大提高。     

基于网络编码的分簇传感器网络链路容错策略

许多紧急事件的应用对无线传感器网络的数据传输的可靠性有比较高的要求, 因此对传感器网络数据传输的容错性研究十分重要。传统的1+1数据保护的容错模式带来的额外负载较大地增加了传感器节点的能耗。提出了基于网络编码的分簇结构传感器网络链路容错策略,不仅可以实现对链路的容错,而且可以降低网络中转发的数据包数量,从而降低传感器节点的能耗。