面向分布式存储系统的网络编码

对等分布式存储系统通过分布在互联网各处节点上的冗余来提供可靠的数据访问。一个关键目标是最小化用于维持该冗余的带宽量。使用纠删码将文件以分片形式存储在各个节点上，有望比简单复制需要更少的冗余，从而在提供相同可靠性水平的情况下需要更少的维护带宽。然而，由于节点发生故障时必须定期替换分片，一个关键问题是如何以分布式方式生成新分片，同时在网络上传输尽可能少的数据。在本文中，我们引入了一种通用技术来分析结合任意编码和复制形式的存储架构，并提出了两种使用纠删码维护冗余的新方案。首先，我们展示了如何直接从系统中的现有分片最优地生成 MDS 分片。其次，我们引入了一种名为再生码的新方案，该方案使用的分片略大于 MDS，但总体带宽使用量更低。我们还通过仿真表明，在现实环境中，与先前的最佳设计（复制与纠删码的混合）相比，再生码可以将维护带宽使用量减少 25% 或更多，同时简化了系统架构。