LESS is More for I/O-Efficient Repairs in Erasure-Coded Storage (FAST 2026)
一句话总结：通过把多层 extended sub-stripe 叠加在一个 Reed-Solomon 编码 stripe 之上，构造可配置 sub-packetization 的 MDS 编码 LESS，在 HDFS 上把 single-block repair 时间相比 SOTA 的 Clay-Codes 降低最高 83.3%、full-node recovery 降低 36.6%。
问题
Erasure-Coding 是分布式存储（HDFS、Ceph、Facebook f4）取代 replication 的主流容错方案，但单块修复需读 个完整 block，repair I/O 高。已有 repair-friendly 编码各有 trade-off：
- MSR 编码（如 Clay）minimizes repair I/O，但要求指数级 sub-packetization ，导致大量非连续 I/O seek。
- LRC 减少 repair I/O 但 non-MDS（多占空间）。
- 小 sub-packetization MDS 编码（Hitchhiker、HashTag）只优化 data block 不优化 parity，或者参数受限。
随着 InfiniBand / RDMA / CXL 让网络飞速发展，I/O 性能（尤其 random access）成为 repair 的真正瓶颈。需要一种 MDS、general 、systematic、 小且可配置、对所有 block 都均衡降低 repair I/O 的编码。
核心方法
LESS 的核心思想是层叠 extended sub-stripe：把 个 block 划分为 个 block group，每个 sub-block 同时属于两个 extended sub-stripe（除了最后一个 隐式形成）。每个 extended sub-stripe 独立用 Vandermonde-based Reed-Solomon-Code 编码，能容忍 个 sub-block 失败。
关键构造步骤：
- Grouping：把 个 block 平均切成 组。
- Layering：组织 个 sub-block 进入 个 extended sub-stripe，使每个 sub-block 恰属两个。
- MDS 编码：选 个不同的 coding coefficient（用 primitive element 的乘法构造），让前 个 stripe 的 parity-check equation 之和自动满足第 个，形成 implicit RS stripe。
Single-block repair：失败 block 总是落在某个 extended sub-stripe 内，只读 的 个 sub-block 即可重构，不需要跨 stripe。Multi-block repair：当多个失败 block 共享一个 block group 时，仍可走同一 ，最多支持 块同组失败。
LESS 是 systematic、MDS、支持 general 的 RS 扩展，三者兼得且 在 内可调，提供 data access 与 I/O seek 的连续 trade-off。
关键结果
- HDFS 实测：相比 Clay codes 单块修复时间降 83.3%，full-node recovery 降 36.6%。
- 对所有 data 和 parity block 实现均衡 I/O 降低（非偏向 data block 的 Hitchhiker / HashTag）。
- LESS 单块修复 6 个 sub-block，比 (6,4) RS 节省 25% repair I/O； 双块修复同组比 (14,10) RS 节省 25%。
- 开源在 https://github.com/adslabcuhk/less。