[論文レビュー] Explicit Construction of MBR Codes for Clustered Distributed Storage.

Jy-yong Sohn, Jaekyun Moon|arXiv (Cornell University)|Jan 8, 2018

Advanced Data Storage Technologies被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、クラスタ型分散ストレージシステム（DSS）における最小帯域幅レジレント（MBR）コードの明示的構成を提示する。これは、従来の非クラスタ型MBRコードを一般化したものであり、任意のシステムパラメータを想定したマルチラックデータセンタ環境において、容量を達成する性能を実現する。任意の障害発生ノードの正確な再構成が最小の修復帯域幅で可能である。

ABSTRACT

Capacity of the distributed storage system (DSS) is often discussed in the context of tradeoff between storage overhead and repair bandwidth. This paper considers capacity-achieving coding for the clustered form of distributed storage that reflects practical storage networks. The suggested coding scheme is shown to exactly regenerate the arbitrary failed node with minimum required bandwidth, i.e., the proposed scheme is a minimum-bandwidth-regenerating (MBR) code of clustered DSSs with general parameter setting. The proposed code is a generalization of the existing MBR code designed for nonclustered DSSs. This code can be implemented in data centers with multiple racks (clusters), depending on the desired system parameters.

研究の動機と目的

• 現実のデータセンタアーキテクチャを反映したクラスタ型分散ストレージシステムにおける容量達成型符号化問題を解決すること。
• 元々非クラスタ型DSSを想定して設計された既存のMBRコードを、一般のシステムパラメータを有するクラスタ型環境に拡張すること。
• マルチラックストレージ環境において、任意の障害発生ノードを最小帯域幅で正確に再構成すること。
• 実際のデータセンターネットワークで実装可能な明示的構成法を提供すること。

提案手法

• 提案コードは、既存の非クラスタ型MBRコードを一般化し、任意パラメータを有するクラスタ型DSSをサポートする。
• クラスタ型ストレージモデル下でもMBR特性を維持する構造的符号化方式を採用する。
• 任意の単一ノード障害に対して、理論的最小値に一致する最小帯域幅で再構成可能であることを保証する。
• クラスタ構造を明示的にモデル化することで、ラック間通信コストを考慮したコード設計を実施する。
• 線形代数的フレームワークを用いて、符号化および修復プロセスを定義し、最適な修復効率を維持する。
• 明示的に構築可能であるため、複数のラックを持つデータセンタでの実用的導入が可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MBRコードは、複数のラックを有するクラスタ型分散ストレージシステムにどのように拡張可能か？
• RQ2 一般のシステムパラメータを有するクラスタ型DSSにおいて、達成可能な最適な修復帯域幅は何か？
• RQ3 クラスタ型環境において、最小帯域幅で正確な再構成を達成する明示的構成は設計可能か？
• RQ4 提案コードは、マルチラック環境においてどのようにして容量達成性能を維持するか？

主な発見

• 提案されたMBRコードは、任意の障害発生ノードを最小修復帯域幅で正確に再構成でき、クラスタ型DSSモデルにおける最適性が裏付けられた。
• コードは明示的に構築可能であり、複数のラックを持つデータセンタでの実用的実装が可能である。
• 構成は、従来の非クラスタ型MBRコードを、クラスタ型環境における任意のシステムパラメータに一般化している。
• このスキームは容量達成性能を維持しており、クラスタ型DSSの理論的トレードオフ限界と一致する。
• ノード修復時のラック間通信を最小限に抑えることができ、現実のデータセンターネットワークトポロジに整合する。
• コード構造は、現実のストレージクラスタ制約下でも、効率的な符号化および修復操作を可能にする。