随着海量存储系统的发展和在复杂环境中的应用,磁盘错误已经成为一种常见的现象,由此带来的可靠性问题已经成为近年来学术界和工业界研究的一大热点。为了解决该问题,通常将若干磁盘组织成为一个磁盘阵列,并通过相关的编码与容错技术来保证数据的可靠性。本文围绕着编码与容错相关的技术开展了如下四方面的研究：1.镜像容错编码中的旋转数据排布方法：本文提出了一种适用于镜像容错编码的旋转数据排布方法。这种方法通过调整镜像元素的镜像磁盘阵列中的排布,最小化了重构过程中读取数据的次数。实验结果表明当磁盘数目取值为3到7时,这种方法将镜像容错编码及其变种的重构效率提高到了传统方法的1.54到4.55倍。2.适应于任意磁盘数目的最优效率RAID-6编码：本文提出了一种RAID-6编码：派生X码。这种编码继承了传统RAID-6纵式编码最优编码效率和更新效率的特点,同时将纵式编码调整为横式编码的模式,使得编码实现了适应于任意磁盘数目的需求。3.高容错能力的纠删码结构：本文设计了一种具有高容错能力的纠删码结构：嵌套纠删码。这种结构从两个不同的维度来考虑纠删码,通过将一种编码嵌套在另外一种编码之上,利用两种编码正交保护,提供高容错能力。4.任意纠删码单块磁盘错误的负载均衡重构方法：本文讨论了两种针对任意纠删码单块磁盘错误问题的重构方案。第一种方案是在考虑读取数据总量最少前提下的负载均衡方案,第二种则是通过最小化单块磁盘最大读取数据量,来实现更加负载均衡的重构方案。两种方案的目标都是实现负载均衡,最小化重构过程中读取数据的次数,从而提升重构效率。在一个包含16块磁盘的阵列中的实验结果表明这两种方法相比当前最优的重构方案提高重构速度分别达15.5%和19.9%。