Random network coding can be viewed as a single block code applied to all source packets. To manage the concomitant high coding complexity, source packets can be partitioned into generations; block coding is then performed on each set. To reach a better performance-complexity tradeoff, we propose a novel concatenated network code which mixes generations while retaining the desirable properties of generation-based coding. Focusing on the code's erasure performance, we show that the probability of successfully decoding a generation on erasure channels can increase substantially for any erasure rate. Using both analysis (for small networks) and simulations (for larger networks), we show how the code's parameters can be tuned to extract best performance. As a result, the probability of failing to decode a generation is reduced by nearly one order of magnitude.
In this paper, we focus on end-to-end transfer delay improvement by using erasure coding when delivering expediting message consisting of M packets in networks with high coefficient of variation of transfer time. In the scheme, M packets are divided into b groups with each having g packets. Each group is erasure coded with additional r packets and transmitted. Since the first arrived g packets among g+r packets completes the delivery of the group, the delivery time of the expediting message is reduced. For the scheme, we investigate the optimum group size and number of redundancy packets considering delivery delay reduction and additional transmission cost caused by using erasure coding. From the results of the investigation, we see that the proposed scheme is effective in networks having high variability of transfer time and would be very useful and practical especially for the case that expedited deliveries of messages are needed.
Journal of Information Science Theory and Practice
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v.10
no.spc
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pp.56-65
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2022
Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) is a Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) Tier-1 center mandated to preserve raw data produced from A Large Ion Collider Experiment (ALICE) experiment using the world's largest particle accelerator, the Large Hadron Collider (LHC) at European Organization for Nuclear Research (CERN). Physical medium used widely for long-term data preservation is tape, thanks to its reliability and least price per capacity compared to other media such as optical disk, hard disk, and solid-state disk. However, decreasing numbers of manufacturers for both tape drives and cartridges, and patent disputes among them escalated risk of market. As alternative to tape-based data preservation strategy, we proposed disk-only erasure-coded archival storage system, Custodial Disk Storage (CDS), powered by Exascale Open Storage (EOS), an open-source storage management software developed by CERN. CDS system consists of 18 high density Just-Bunch-Of-Disks (JBOD) enclosures attached to 9 servers through 12 Gbps Serial Attached SCSI (SAS) Host Bus Adapter (HBA) interfaces via multiple paths for redundancy and multiplexing. For data protection, we introduced Reed-Solomon (RS) (16, 4) Erasure Coding (EC) layout, where the number of data and parity blocks are 12 and 4 respectively, which gives the annual data loss probability equivalent to 5×10-14. In this paper, we discuss CDS system design based on JBOD products, performance limitations, and data protection strategy accommodating EOS EC implementation. We present CDS operations for ALICE experiment and long-term power consumption measurement.
Kim, Cheiyol;Kim, Youngchul;Kim, Dongoh;Kim, Hongyeon;Kim, Youngkyun;Seo, Daewha
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.11
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pp.1515-1527
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2016
With the growth of big data, machine learning, and cloud computing, the importance of storage that can store large amounts of unstructured data is growing recently. So the commodity hardware based distributed file systems such as MAHA-FS, GlusterFS, and Ceph file system have received a lot of attention because of their scale-out and low-cost property. For the data fault tolerance, most of these file systems uses replication in the beginning. But as storage size is growing to tens or hundreds of petabytes, the low space efficiency of the replication has been considered as a problem. This paper applied erasure coding data fault tolerance policy to MAHA-FS for high space efficiency and introduces VDelta technique to solve data consistency problem. In this paper, we compares the performance of two file systems, MAHA-FS and GlusterFS. They have different IO processing architecture, the former is server centric and the latter is client centric architecture. We found the erasure coding performance of MAHA-FS is better than GlusterFS.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.12
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pp.1684-1691
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2016
Erasure codes have recently been applied to distributed storage systems due to their high storage efficiency. Regenerating codes are a kind of erasure codes, which are optimal in terms of minimum repair bandwidth. An (n,k,d)-regenerating code consists of n storage nodes where a failed node can be recovered with the help of the exactly d numbers of surviving nodes. However, if node failures occur frequently or network connection is unstable, the number of helper nodes that a failed node can contact may be smaller than d. In such cases, regenerating codes cannot repair the failed nodes efficiently since the node repair process of the codes does not work when the number of helper nodes is less than d. In this paper, we propose an operating method of regenerating codes where a failed node can be repaired from ${\bar{d}}$ helper nodes where $$k{\leq_-}{\bar{d}}{\leq_-}d$$.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.3
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pp.1193-1209
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2015
Network coding is promising to maximize network throughput and improve the resilience to random network failures in various networking systems. In this paper, the problem of providing efficient confidentiality for practical network coding system against a global eavesdropper (with full eavesdropping capabilities to the network) is considered. By exploiting a novel combination between the construction technique of systematic Maximum Distance Separable (MDS) erasure coding and traditional cryptographic approach, two efficient schemes are proposed that can achieve the maximum possible rate and minimum encryption overhead respectively on top of any communication network or underlying linear network code. Every generation is first subjected to an encoding by a particular matrix generated by two (or three) Vandermonde matrices, and then parts of coded vectors (or secret symbols) are encrypted before transmitting. The proposed schemes are characterized by tunable and measurable degrees of security and also shown to be of low overhead in computation and bandwidth.
Kim, Cheiyol;Kim, Dongoh;Kim, Hongyeon;Kim, Youngkyun;Seo, Daewha
Journal of Korea Multimedia Society
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v.19
no.8
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pp.1487-1497
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2016
Explosively growing service of digital multimedia data increases the need for highly scalable low-cost storage. This paper proposes the new storage architecture based on torus network which does not need network switch and erasure coding for efficient storage usage for high scalability and efficient disk utilization. The proposed model has to compensate for the disadvantage of long network latency and network processing overhead of torus network. The proposed storage model was compared to two most popular distributed file system, GlusterFS and Ceph distributed file systems through a prototype implementation. The performance of prototype system shows outstanding results than erasure coding policy of two file systems and mostly even better results than replication policy of them.
Liva, Gianluigi;Kissling, Christian;Hausl, Christoph
Journal of Communications and Networks
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v.12
no.6
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pp.577-581
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2010
We introduce a novel packet retransmission technique which improves the efficiency of automatic retransmission query (ARQ) protocols in the context of satellite broadcast/multicast systems. The proposed coded ARQ technique, similarly to fountain coding, performs transmission of redundant packets, which are made by linear combinations of the packets composing the source block. Differently from fountain codes, the packets for the linear combinations are selected on the basis of the retransmission requests coming from the user terminals. The selection is performed in a way that, at the terminals, the source packets can be recovered iteratively by means of simple back-substitutions. This work aims at providing a simple and efficient alternative to reliable multicast protocols based on erasure correction coding techniques.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.47
no.6
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pp.47-56
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2010
HDD-based RAIDs have been used in high-capacity storage systems for traditional data server. However, their data reliability are relatively low and they consume lots of power since hard disk drive is weak on shock and its power consumption is high due to frequent spindle motor operation. Therefore, this paper presents new SSD based RAID system architecture using various erasure codes. The proposed methode applys Reed-Solomon, EVENODD, and Liberation coding schemes onto file system level and device driver level, respectively. Besides, it uses data allocation method to minimize the side effect of reducing the lifespan of SSD. Detail experimental results show that Liberation code increase wear-leveling rates of SSD based RAID-6 more than other codes. The SSD based RAID system applying erasure codes at the device driver level shows better performance than that at the file system level. I/O performance of RAID-6 system using SSD is 4.5%~8.5% higher than that of using HDD and the power consumption of the RAID system using SSD is 18%~40% less than that of using HDD.
Luby transform (LT) codes were the first practical rateless erasure codes proposed in the literature. The performances of these codes, which are iteratively decoded using belief propagation algorithms, depend on the degree distribution used to generate the coded symbols. The existence of degree-one coded symbols is essential for the starting and continuation of the decoding process. The absence of a degree-one coded symbol at any instant of an iterative decoding operation results in decoding failure. To alleviate this problem, we proposed a method used in the absence of a degree-one code symbol to overcome a stuck decoding operation and its continuation. The simulation results show that the proposed approach provides a better performance than a conventional LT code and memory-based robust soliton distributed LT code, as well as that of a Gaussian elimination assisted LT code, particularly for short data lengths.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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