共计 3087 个字符，预计需要花费 8 分钟才能阅读完成。
本文丸趣 TV 小编为大家详细介绍“raid6 磁盘阵列的 Q 校验算法是什么”，内容详细，步骤清晰，细节处理妥当，希望这篇“raid6 磁盘阵列的 Q 校验算法是什么”文章能帮助大家解决疑惑，下面跟着丸趣 TV 小编的思路慢慢深入，一起来学习新知识吧。
【前言】
RAID 为廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array of Inexpensive Disks），RAID 技术将一个个单独的磁盘以不同的组合方式形成一个逻辑硬盘，从而提高了磁盘读取的性能和数据的安全性。不同的组合方式用 RAID 级别来标识，常见 RAID 的级别有 0、1、01、10、5、6 等等。具体实现的数据存储的原理请参考相关文章。本章主要概述 Linux 环境下 RAID 6 级别的存储原理。Linux 环境下配置 RAID 的命令是“mdadm”。
【RAID 6 概述】
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。异或运算符的原则就是相同为 0，不同为 1 的。在 RAID 5 的环境中只能掉一块硬盘，但是 RAID 6 在 RAID 5 的基础上添加了 Q 校验，因此 RAID 6 支持同时掉两块盘。异或运算如下：
P = A + B + C = A xor B xor C
A = P - B - C = P xor B xor C注意：上述的加减法都是异或运算。
【RAID 6 的 Q 校验概述】
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。
在 GF(2^8) 中一共有 16 个本原多项式，分别如下：
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 常用的本原多项式为 0X11D，既上列中最后一个。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 = A + B + C
Q = A*K1 + B*K2 + C*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。
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：
3、计算乘除法运算（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];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 A，那么可以根据 Q 校验计算出 A 的数据。
P = A*K1 + B*K2 + C*K3
A*K1 = P + B*K2 + C*K3
A = （P + B*K2 + C*K3）/ K1 // 注：K1 可以同过查表获取 3、如果某个条带中丢失的两块数据是 Q 和 A，那么可以根据校验 P 计算出 A 的数据。
P = A + B + C
A = P + B + C4、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 A 和 B 的数据。
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)计算出 B 的值以后，再根据 P 校验和计算出 A 的值就容易很多了。
A = P + B + C【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。
读到这里，这篇“raid6 磁盘阵列的 Q 校验算法是什么”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注丸趣 TV 行业资讯频道。
