标签：raid6 reed-solomon even-odd 阵列
双重编解码算法是实现数据保护的关键技术。磁盘阵列中的常用算法是RAID6，其属于Reed-solomon算法范畴。RAID6算法计算复杂度较高，往往需要硬件加速单元的支持。随着闪存技术的发展，新的编解码技术层出不穷，因此有必要了解常用阵列技术的双重编解码算法，通常来讲，常用双重编解码算法主要有如下三种：
1，二维（2D）奇偶校验方法
2，EVEN-ODD编码校验法
3，Reed-Solomon编码校验法
下面会对这三种算法的原理进行详细说明，然后对比这三种算法的性能及计算复杂度。
二维奇偶校验方法将数据磁盘组织成mXn矩阵，然后分别在水平方向和垂直方向都进行奇偶校验编码的方法。若数据盘有mXn个，则用于存放校验信息的磁盘数有m+n。二维奇偶校验采用简单的异或运算，容易实现。二维奇偶校验算法的原理如下图所示：
采用这种方式的磁盘冗余率为：
(m+n)/(mXn + m + n)
空间利用率为：
（mXn）/(mXn + m + n)
可以看出这种算法的计算复杂度非常低，但是，需要的冗余磁盘数量非常多。例如，对于一个12（3X4）盘的阵列，采用这种算法需要7块冗余盘，对于传统的RAID6算法只需要2块冗余盘。
这种编码方法采用水平冗余和对角线冗余来设计校验码，具体如下图所示：
水平校验
对角线校验
对于m块数据盘，这种编码方式需要2块冗余盘，编码方式采用普通的XOR计算方法。一块冗余盘为普通的RAID5水平校验算法；另一块冗余盘为对角线编码算法。EMC的XtremIO全闪阵列中的XDP采用的就是这种算法（可以参考文章《剖析XtremIO的XDP技术》）。
在传统的磁盘阵列中，这种算法的应用是有局限的，每次数据的更新将都会转换成“读-修改-写”的复杂、耗时操作，小写性能将会变得十分低下。但是，在全闪存阵列中，情况变得非常不同，数据小写的问题变得不存在，这种算法反而有了用武之地。
Reed-Solomon编码算法就是现在RAID6所采用的算法。其基本原理如下图所示：
该算法的编码过程说明如下（具体算法可以参考《RAID6算法解析》）：
P编码采用异或操作得到，这一步与RAID5相似
Q编码通过加权系数乘加的方法编码得到，可以与P编码构成两个方程，允许两块盘同时失效
采用条带化的数据存储方式
需要两块冗余盘，属于最优编码范畴
从理论分析上可以看出这三种编解码算法具有不同的IO性能。其中2D编码最简单，EVEN-ODD次之，RS编码计算最复杂。当系统存在故障盘时，三种算法具有不同的数据恢复计算复杂度。下图分别是一块盘损坏、两块盘损坏时的三种算法计算复杂度。其中，红线是RS算法，绿线是EO算法，白线是2D算法。（需要注意的是：横轴不是时间，而是磁盘数量；纵轴是计算复杂度）
单盘损坏时的数据恢复计算复杂度（X轴：磁盘数量，Y轴：复杂度）
两块盘损坏时的数据恢复计算复杂度（X轴：磁盘数量，Y轴：复杂度）
从上图可以看出，在这三种双错码编码中，2D译码最简单，EVEN-ODD次之，RS译码计算最复杂。
三种编解码算法在磁盘存储阵列中的对比结果如下表所示：
综上，在磁盘阵列应用领域，我们可以得出如下结论：
2D编码方法简单，易于实现，但是构造的磁盘阵列性价比低（不属于最优冗余编码）
RS编、译码较EVENT-ODD复杂，一般需要用硬件电路实现，但是RS码小写性能好，因此，适用于硬件/软件优化（指令加速）实现的阵列中。
EVEN-ODD编、译过程较RS码简单，只有异或操作，但是小写性能差，因此，EVEN-ODD适用于实时性较强的连续数据存储
随着闪存存储的发展，存储介质的特性发生了本质变化，因此，最佳编解码算法也将发生变化，原来并不适用于磁盘阵列的的EO算法可以在闪存存储中大发光彩。
本文出自 “存储之道” 博客，请务必保留此出处http://alanwu.blog.51cto.com/3652632/1546914
标签：raid6 reed-solomon even-odd 阵列
原文地址：http://alanwu.blog.51cto.com/3652632/1546914
