集群存储系统中的存储与修复带宽权衡

我们研究再生码设置的一种推广，其动机源于由存储节点集群构成的存储系统应用。总共有 $n$ 个集群，每个集群有 $m$ 个节点。一个数据文件被编码并存储在这 $mn$ 个节点上，每个节点存储 $\alpha$ 个符号。为了数据的可用性，我们要求通过从任意 $k$ 个集群的子集中下载全部内容即可恢复该文件。节点代表可能发生故障的实体。我们区分节点修复过程中的簇内与簇间带宽（BW）成本。集群内的节点修复通过从任意 $d$ 个其他集群（称为远程辅助集群）各下载 $\beta$ 个符号，以及从主机集群中任意 $\ell$ 个存活节点（称为本地辅助节点）各最多下载 $\alpha$ 个符号来完成。我们首先确定了在功能修复下存储开销与簇间修复带宽之间的最优权衡，并给出了一类参数的最优精确修复码构造。每当 $\ell > 0$ 时，这一新权衡严格优于通过空间共享现有编码方案所能实现的权衡。然后我们获得了实现最优权衡所必需的簇内修复带宽的紧下界。我们的下界揭示了一个有趣的事实：虽然增加本地辅助节点数 $\ell$ 有助于改善存储-簇间修复带宽权衡，但增加 $\ell$ 不仅增加主机集群内的簇内带宽，也增加远程辅助集群内的簇内带宽。我们还通过给出文件大小界和最优码构造，分析了集群存储系统针对被动窃听的弹性。