zfec纠缠码应用

     zfec是一种前向纠删码，用于给原始数据增加冗余信息，以提高数据的安全性。zfec为我们同时提供了C和Python接口。下面介绍一下zfec在c语言下的API 接口。

    源代码下载地址：

    
    在编写自己的程序之前，我们需要将zfec提供的fec.c编译成.o文件。如果在linux下编译时出现fec.h中的fec_encode()和fec_decode()无法编译通过，可以将形参中的restrict限定符去除。

 

1 fec_t* fec_new(unsigned k, unsigned m);
其中： k 原始数据包的分块数
       m 编码后生成的总数据块(原始数据+编码数据）
    显然m>k，块大小一致（fec_encode的sz就代表块大小），

2 void fec_encode(const fec_t* code, const gf*restrict const*restrict const src, gf*restrict const*restrict const fecs, const unsigned*restrict const block_nums, size_t num_block_nums, size_t sz);
其中： code 由fec_new()生成的fec_t结构，其中包含m，k和一个矩阵。
       src  原始数据指针的一个数组，指针所指数组大小为k。
       fecs 冗余数据的数组指针，不包含原始数据，所指数组大小为m-k。
       block_nums 用来记录冗余数据块在整个数据（包含原始数据）中的索引的数组。
       num_block_nums 冗余数组大小。
       sz 每个数据块的大小。
    举例，如果我们以（3,5）的方案来生成纠删码，则原始数据的索引是0-2，冗余数据的索引是4-5,那么block_nums数组的大小为5-3=2，即num_block_nums=2,其中block_nums[0]=3(第一个生成块的索引是3），block_num[1]=4,以此类推。

3 void fec_decode(const fec_t* code, const gf*restrict const*restrict const inpkts, gf*restrict const*restrict const outpkts, const unsigned*restrict const index, size_t sz);
其中：  inpkts 用来恢复丢失数据的数据数组，其内的指针必须按编码前的顺序升序存放，如果丢包则拿  冗余块补入，其中冗余块必须放在丢失数据块的位置。指针所指数组大小为k。
        outpkts 存放找回的数据块，所指数组大小为丢失块数量。
        index 传入的数据包的序号，数组大小为k，对应inpkts中每个数据块在全部数据块中的索引。
     举例,还是采用（3，5）编码,其中索引为2的原始数据块丢失，那么我们将随意寻找一个冗余数据块m（3<=m<=4),那么，index[] = {0,1,m,2}；同样，在inpkts中，数据块m的指针应放在第3位。

4 void fec_free(fec_t* p);
释放fec_t指针。

 

    下面这个例子实现了向一个文件写数据，并同时生成校验数据块，最后将原始数据和冗余数据一起保存。

#include
#include
#include
#include
#include
#include "fec.h"

#define BUFSIZE (1024*4) //原始文件缓冲区大小
#define FILESIZE (1024*1024*1024) //文件大小

#define EC_K 4
#define EC_M 8
#define NR (EC_M - EC_K) //冗余块数量

#define SZ (BUFSIZE/EC_K) //数据块大小


int main(int argv, char *argc[])
{
        int fd,i=0,j=0,num;
        unsigned blocks[NR];
        fec_t *code;
        char buf[BUFSIZE] = {0};
        char dest[NR*SZ] = {0};
        char *src[EC_K];
        char *fecs[NR];

        for(i = 0; i < EC_K; i++)
             src[i] = buf + i*SZ;
        for(i = 0; i < NR; i++){
             blocks[i] = EC_K + i;
             fecs[i] = dest + i*SZ;
        }

        num=FILESIZE/BUFSIZE;
        code = fec_new(4, 6);

        fd = open(filename,O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT|O_SYNC);
        if(fd < 0){
             printf("file open failed!\n");
             return -1;
        }

        while((j++) < num){
             for(i = 0; i < BUFSIZE; i++)
                  buf[i] = i%50 + '0';
             fec_encode(code, (const gf*const*)src, (const gf*const*)fecs, blocks, NR, SZ);

             ret = write(fd, buf, BUFSIZE);  //写入原始数据
             if(ret < 0)
                 return -1;

             ret = write(fd, dest, NR*SZ);   //写入冗余数据
             if(ret < 0)
                 return -1;
        }

/*以下代码是数据恢复过程，假设数据的第0,1块丢失或损坏
        char *in_recovery[EC_K] = {fecs[0], fecs[1], buf+SZ*2, buf+SZ*3};
        char buf_recovery[2*SZ];
        char *out_recovery[2] = {buf_recovery, buf_recovery+SZ};
        unsigned index[EC_K] = {4,5,2,3}; //对应in_recovery中数据块的索引
        fec_decode(code, (const gf*const*)in_recovery, (const gf*const*)out_recovery, index, SZ);
*/
        close(fd);

        return 0;
}