本文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 + CQ = 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，欢迎关注编程网行业资讯频道。
