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本文丸趣 TV 小編為大家詳細(xì)介紹“raid6 磁盤陣列的 Q 校驗(yàn)算法是什么”，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，細(xì)節(jié)處理妥當(dāng)，希望這篇“raid6 磁盤陣列的 Q 校驗(yàn)算法是什么”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著丸趣 TV 小編的思路慢慢深入，一起來學(xué)習(xí)新知識吧。
【前言】
RAID 為廉價(jià)磁盤冗余陣列（Redundant Array of Inexpensive Disks），RAID 技術(shù)將一個(gè)個(gè)單獨(dú)的磁盤以不同的組合方式形成一個(gè)邏輯硬盤，從而提高了磁盤讀取的性能和數(shù)據(jù)的安全性。不同的組合方式用 RAID 級別來標(biāo)識，常見 RAID 的級別有 0、1、01、10、5、6 等等。具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲的原理請參考相關(guān)文章。本章主要概述 Linux 環(huán)境下 RAID 6 級別的存儲原理。Linux 環(huán)境下配置 RAID 的命令是“mdadm”。
【RAID 6 概述】
RAID 6 是指帶有兩種分布存儲的奇偶校驗(yàn)碼（既 P 和 Q）的獨(dú)立硬盤結(jié)構(gòu)。與 RAID 5 相比，RAID 6 增加了第二個(gè)獨(dú)立校驗(yàn)碼（Q）信息塊，兩個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)系統(tǒng)使用不同的算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，即使兩塊硬盤同時(shí)失效也不會影響數(shù)據(jù)的使用，主要是用于要求數(shù)據(jù)絕對安全的場合。如下圖：
上圖中 Q 為 RAID 6 的第二個(gè)校驗(yàn)信息塊，采用的是非常復(fù)雜的“伽羅華域”算法，稍后會講到。
【RAID 6 的 P 校驗(yàn)概述】
其實(shí) RAID 6 的 P 校驗(yàn)和 RAID 5 的校驗(yàn)是一樣的，都是采用的“異或”運(yùn)算。異或運(yùn)算符的原則就是相同為 0，不同為 1 的。在 RAID 5 的環(huán)境中只能掉一塊硬盤，但是 RAID 6 在 RAID 5 的基礎(chǔ)上添加了 Q 校驗(yàn)，因此 RAID 6 支持同時(shí)掉兩塊盤。異或運(yùn)算如下：
P = A + B + C = A xor B xor C
A = P - B - C = P xor B xor C注意：上述的加減法都是異或運(yùn)算。
【RAID 6 的 Q 校驗(yàn)概述】
是“0-255”的一個(gè)有限域 GF(2^8)，在 GF(2^8) 內(nèi)不管是是加、減、乘、除都不會超過這個(gè)范圍。并且，加減法可逆，乘除法可逆，而且計(jì)算的值在 GF(2^8) 內(nèi)是唯一的。注意：此處提到的加、減、乘、除法不是日常使用的加減乘除，而是“伽羅華域”內(nèi)的運(yùn)算。在 GF(2^8) 中，如果 2 的 n 次方大于某個(gè)值（本原多項(xiàng)式）就會對該值（本原多項(xiàng)式）取余，結(jié)果又會返回到 GF(2^8) 中。因此，保證了 2^0 到 2^255 的結(jié)果值在 GF(2^8) 內(nèi)是唯一的。
在 GF(2^8) 中一共有 16 個(gè)本原多項(xiàng)式，分別如下：
1 x8+x7+x6+x5+x4+x2+1 1 1111 0101 = 0x1F5
2 x8+x7+x6+x5+x2+x+1 1 1110 0111 = 0x1E7
3 x8+x7+x6+x3+x2+x+1 1 1100 1111 = 0x1CF
4 x8+x7+x6+x+1 1 1100 0011 = 0x1C3
5 x8+x7+x5+x3+1 1 1010 1001 = 0x1A9
6 x8+x7+x3+x2+1 1 1000 1101 = 0x18D
7 x8+x7+x2+x+1 1 1000 0111 = 0x187
8 x8+x6+x5+x4+1 1 0111 0001 = 0x171
9 x8+x6+x5+x3+1 1 0110 1001 = 0x169
10 x8+x6+x5+x2+1 1 0110 0101 = 0x165
11 x8+x6+x5+x+1 1 0110 0011 = 0x163
12 x8+x6+x4+x3+x2+x+1 1 0101 1111 = 0x15F
13 x8+x6+x3+x2+1 1 0100 1101 = 0x14D
14 x8+x5+x3+x2+1 1 0010 1101 = 0x12D
15 x8+x5+x3+x+1 1 0010 1011 = 0x12B
16 x8+x4+x3+x2+1 1 0001 1101 = 0x11DRAID 6 常用的本原多項(xiàng)式為 0X11D，既上列中最后一個(gè)。Linux 環(huán)境中的 RAID 6 也是如此。
好了回到 Q 校驗(yàn)上，Q 校驗(yàn)和 P 校驗(yàn)結(jié)合正好組成了一個(gè)二元一次方程，K1、K2、K3 為 GF(2^8) 中多項(xiàng)式的數(shù)值。
P = A + B + C
Q = A*K1 + B*K2 + C*K3【伽羅華域的乘除法運(yùn)算】
伽羅華域中的加減法也是異或運(yùn)算，所以就不做詳細(xì)解釋了，重點(diǎn)解釋一下乘除法。通過上面的 Q 校驗(yàn)知道 Q 校驗(yàn)的生成需要伽羅華域中的乘法運(yùn)算，計(jì)算乘法運(yùn)算是一件非常復(fù)雜的事情，最好的解決辦法就是將 GF(2^8) 中所有多項(xiàng)式的值生成表格，通過查表得知乘法運(yùn)算的值。
1、生成正表 GFILOG
通過下表的方法生成正表 GFILOG，注意：此表的本原多項(xiàng)式為 0X11D。
2、生成反表 GFLOG
有了正向變換表，要得到逆向表就很簡單了，把正向中的表變換值做為索引，在把正向表中的索引作為值就 OK 了。如下表：
3、計(jì)算乘除法運(yùn)算（查表法）
乘法：A * K1 = GFILOG[(GFLOG[A]+GFLOG[K1]) mod 255];
除法：A / K1 = GFILOG[(GFLOG[A]-GFLOG[K1]+255) mod 255];現(xiàn)在知道了伽羅華域的乘除法，那么我們計(jì)算 Q 校驗(yàn)就方便了許多。
【根據(jù) Q 校驗(yàn)生成丟失的數(shù)據(jù)】
當(dāng) RAID 6 中壞掉兩塊磁盤，那該如何生成丟失的數(shù)據(jù)呢？用 RAID 6 的一個(gè)條帶舉例說明。
1、如果某個(gè)條帶中丟失的兩塊數(shù)據(jù)是 P 和 Q，那么正好，數(shù)據(jù)沒有丟失，正常提取即可。
2、如果某個(gè)條帶中丟失的兩塊數(shù)據(jù)是 P 和 A，那么可以根據(jù) Q 校驗(yàn)計(jì)算出 A 的數(shù)據(jù)。
P = A*K1 + B*K2 + C*K3
A*K1 = P + B*K2 + C*K3
A = （P + B*K2 + C*K3）/ K1 // 注：K1 可以同過查表獲取 3、如果某個(gè)條帶中丟失的兩塊數(shù)據(jù)是 Q 和 A，那么可以根據(jù)校驗(yàn) P 計(jì)算出 A 的數(shù)據(jù)。
P = A + B + C
A = P + B + C4、如果某個(gè)條帶中丟失的兩塊數(shù)據(jù)是 A 和 B，那么可以根據(jù)校驗(yàn) P 和 Q 計(jì)算出 A 和 B 的數(shù)據(jù)。
P = A + B + C
Q = A*K1 + B*K2 + C*K3
A = P + B + C
Q = (P + B + C)*K1 + B*K2 +C*K3
Q = P*K1 + B*K1 + C*K1 + B*K2 + C*K3
Q = P*K1 + C*K1 + C*K3 + B*K1 + B*K2
Q + P*K1 + C*K1 + C*K3 = (K1+K2) * B
B = ( Q + P*K1 + C*K1 + C*K3) / (K1+K2)計(jì)算出 B 的值以后，再根據(jù) P 校驗(yàn)和計(jì)算出 A 的值就容易很多了。
A = P + B + C【Linux 環(huán)境下的 RAID 6】
根據(jù)前的內(nèi)容已經(jīng)知道 RAID 6 的大致原理了。因?yàn)橘ち_華域的本原多項(xiàng)式有 16 種，因此 RAID 6 的種類有很多，再加上 K 值的不固定。因此計(jì)算某個(gè) RAID 6 的 Q 校驗(yàn)值會變的很復(fù)雜。不過 Linux 環(huán)境下的 RAID 6 的 K 值經(jīng)過測試，其值根據(jù)夠成 RAID 6 陣列的磁盤數(shù)，從本原多項(xiàng)式 0X11D 的開始取（RAID 6 總磁盤數(shù) -2）個(gè)多項(xiàng)式的值作為 K 的值。
讀到這里，這篇“raid6 磁盤陣列的 Q 校驗(yàn)算法是什么”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點(diǎn)還需要大家自己動(dòng)手實(shí)踐使用過才能領(lǐng)會，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注丸趣 TV 行業(yè)資訊頻道。
