Distributed storage systems of data centers suffer from repair traffic which is generated due to frequent storage node failures. This thesis shows that specific LDPC (Low-Density-Parity-Check) codes can reduce the amount of required block downloads for repair thanks to its low density property. If factor graphs are carefully designed, three important objects - high code rate ($\geq$ 1/2), low repair bandwidth, and high reliability - can be met using only XOR operations. First, the average repair bandwidth equation of LDPC codes is established and the fact that regular check node degree can achieve the minimum repair bandwidth is established. In addition, this thesis shows that suggested LDPC codes can achieve better reliability as well as repair bandwidth. Maintaining the same repair bandwidth overhead, LDPC codes can have substantially high reliability relative to currently utilized RS codes.For reliability analysis, the general equation for the MTTDL (Mean Time to Data Loss) associated with LDPC codes is formulated; the equation shows the stopping size is highly related to MTTDL. For code rates 1/2, 2/3, and 3/4, our results show that QC-PEG(Quasi Cyclic - Progressive Edge Growth) LDPC codes with variable node degree 2 allow $25\% \sim 50\%$ reduction in the repair bandwidth and have higher MTTDL compare to RS codes.
분산 스토리지에서 노드 손상으로 인한 데이터 소실을 방지하고자 부호를 적용하는 연구가 진행되어 왔다. 적은 스토리지를 이용하여 데이터 소실을 방지할 수 있고, 나아가 데이터를 복구하는 데 필요한 복구 대역폭을 적게 사용하는 부호 설계 연구가 각광받고 있다. 따라서 본 학위논문에서는 분산 스토리지에 LDPC 부호를 적용하였을 때 스토리지, 복구 대역폭, 신뢰성 측면에서 강점을 가지는 것을 수학적 분석을 통해 보이고, 시뮬레이션을 통해 검증하고자 한다. 또한 수많은 LDPC 부호 설계 방법 중에서 분산 스토리지에 특화된 LDPC 부호 설계 지침을 제안하고자 한다. 특히, ${d_v=2}$인 QC-PEG LDPC를 적용하였을 때 기존의 부호들보다 더 나은 스토리지-복구 대역폭 트레이드오프를 만족하고, 부호의 길이를 늘리면 대역폭을 적게 사용하면서 신뢰성을 엄청나게 향상시킬 수 있다는 결과를 나타내었다.
