raid6 p和q计算方法

RAID 6是指带有两种分布存储的奇偶校验码(既P和Q)的独立硬盘结构。与RAID 5相比,RAID 6增加了第二个独立校验码(Q)信息块,两个独立的奇偶校验系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块硬盘同时失效也不会影响数据的使用,主要是用于要求数据绝对安全的场合。如下图:


上图中Q为RAID 6的第二个校验信息块,采用的是非常复杂的“伽罗华域”算法,稍后会讲到。


【RAID 6的P校验概述】

   其实RAID 6的P校验和RAID 5的校验是一样的,都是采用的“异或”运算。异或运算如下:

P = A + B + C = A 1xor A2 xor A3


【RAID 6的Q校验概述】

Q = GF(A1)  GF(A2)  GF(A3)
A1~A3:条带化的数据
:异或操作
GF(A1):对A1位进行Galois Field变换。

   说到Q校验就有点复杂了,它采用上面所提到的“伽罗华域”算法。“伽罗华域”实际上就是“0-255”的一个有限域GF(2^8),在GF(2^8)内不管是是加、减、乘、除都不会超过这个范围。并且,加减法可逆,乘除法可逆,而且计算的值在GF(2^8)内是唯一的。注意:此处提到的加、减、乘、除法不是日常使用的加减乘除,而是“伽罗华域”内的运算。在GF(2^8)中,如果2的n次方大于某个值(本原多项式)就会对该值(本原多项式)取余,结果又会返回到GF(2^8)中。因此,保证了2^0到2^255的结果值在GF(2^8)内是唯一的。

    x8+x4+x3+x2+1                    1 0001 1101 = 0x11D

RAID 6常用的本原多项式为0X11D。Linux 环境中的RAID 6也是如此。

好了回到Q校验上,Q校验和P校验结合正好组成了一个二元一次方程,K1、K2、K3为GF(2^8)中多项式的数值。

P = A1 + A2 + A3

Q = A1*K1 + A2*K2 + A3*K3


【伽罗华域的乘除法运算】

   伽罗华域中的加减法也是异或运算,所以就不做详细解释了,重点解释一下乘除法。通过上面的Q校验知道Q校验的生成需要伽罗华域中的乘法运算,计算乘法运算是一件非常复杂的事情,最好的解决办法就是将GF(2^8)中所有多项式的值生成表格,通过查表得知乘法运算的值。

1、生成正表GFILOG

通过下表的方法生成正表GFILOG,注意:此表的本原多项式为0X11D。

wKiom1LbfKCRRFRvAAGoGmYYD3A702.jpg

如下:是正表GFILOG

wKioL1LbfM7C1mdoAAG64i_A9r0398.jpg

2、生成反表GFLOG

   有了正向变换表,要得到逆向表就很简单了,把正向中的表变换值做为索引,在把正向表中的索引作为值就OK了。如下表:

wKiom1LbfmXSY32YAAHLu-fPL7g224.jpg

3、计算乘除法运算(查表法)

乘法:A 1* K1 = GFILOG[(GFLOG[A]+GFLOG[K1]) mod 255];

除法:A 1/ K1 = GFILOG[(GFLOG[A]-GFLOG[K1]+255) mod 255];

现在知道了伽罗华域的乘除法,那么我们计算Q校验就方便了许多。


【根据Q校验生成丢失的数据】

当RAID 6中坏掉两块磁盘,那该如何生成丢失的数据呢?用RAID 6的一个条带举例说明。

1、如果某个条带中丢失的两块数据是P和Q,那么正好,数据没有丢失,正常提取即可。


2、如果某个条带中丢失的两块数据是P和A1,那么可以根据Q校验计算出A1的数据。

P = A1*K1 + A2*K2 + A3*K3

A1*K1 = P + A2*K2 + A3*K3

A 1= (P + A2*K2 +A3*K3)/ K1   //注:K1可以同过查表获取


3、如果某个条带中丢失的两块数据是Q和A1,那么可以根据校验P计算出A1的数据。

P = A1 + A2 + A3

A = P + A2 + A3


4、如果某个条带中丢失的两块数据是A和B,那么可以根据校验P和Q计算出A1和A2的数据。

P = A1 + A2 + A3

Q =  A1*K1 + A2*K2 + A3*K3

A 1= P + A2 +A3

Q = (P + A2 + A3)*K1 + A2*K2 +A3*K3

Q = P*K1 + A2*K1 + A3*K1 + A2*K2 + A3*K3

Q = P*K1 + A3*K1 + A3*K3 +A2*K1 + A2*K2

Q + P*K1 + A3*K1 + A3*K3 = (K1+K2) *A2

A2 = ( Q + P*K1 + A3*K1 + A3*K3) / (K1+K2)

计算出B的值以后,再根据P校验和计算出A1的值就容易很多了。

A1 = P + A2 + A3


【Linux环境下的RAID 6】

   根据前的内容已经知道RAID 6的大致原理了。因为伽罗华域的本原多项式有16种,因此RAID 6的种类有很多,再加上K值的不固定。因此计算某个RAID 6的Q校验值会变的很复杂。不过Linux环境下的RAID 6的K值经过测试,其值根据够成RAID 6阵列的磁盘数,从本原多项式0X11D的开始取(RAID 6总磁盘数 -2)个多项式的值作为K的值。


猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/cyq6239075/article/details/78916671