[发明专利]基于最大系统吞吐量的先进的盘驱动器功率管理

说明书

技术领域

本发明涉及基于层级式存储子系统的最大可用写/读能力在该层级式存储子系统的一组活跃盘之间分配写/读任务。

背景技术

在现代计算机系统中，存储子系统通常以层级式方式实现。在到达物理盘设备之前，用户数据可能必须通过几层软件和硬件。在企业数据中心情况尤其如此。例如，在数据被存储于网络文件服务器的典型配置中，数据包可能必须经过：

1)网络客户端和服务器之间的网络连接；

2)提供网络文件服务(例如，NFS)的软件层；

3)文件系统层

4)逻辑卷管理器(LVM)层

5)文件服务器硬件以及与盘控制器的连接

6)附接到盘控制器的盘驱动器。

软件和硬件的层数在每个特定配置中可能有所不同，但是现代存储子系统的共同特征包括：抽象基本的层级；以及多个存储资源的聚合。例如，盘控制器可以将几个物理盘聚合成为一个逻辑阵列，并且一个LVM或者文件系统层可以进一步将逻辑盘阵列聚合为更高层的抽象。尽管这允许提供可用盘空间的较高灵活程度，但是多层抽象也造成了某些不足。缺少活跃盘功率管理就是不足之一。

已知的是一组盘(例如，“盘阵”)，其中多个物理盘，盘控制器以及文件服务器节点被用来提供所需数量的存储空间并且达到要求的性能水平。这种物理盘可以被连续地被上电并且以最大支持速度旋转，而不考虑存储系统负载，由此消耗了大量的功率并且产生了相当的热量。在具有大量盘驱动器的环境中，总体功耗以及散热提出了挑战。此外，始终保持盘驱动器上电和旋转会缩短平均的盘使用寿命。

美国已公开的专利申请US20090240992公开了一种通过检查层级式子系统中发生的盘故障的次数而在层级式存储系统中关闭一组活跃盘的方法；美国已公开的专利申请US20050111249公开了一种基于针对一组活跃盘而计算的总体寿命预期而在盘阵列的一组活跃盘之间分配写/读任务的方法。美国专利631125公开了一种在选自盘阵列的一组盘之间分布写/读任务以确保所有盘被均等使用的方法。美国已公开的专利申请US20080172525公开了一种功率节约的方法，其通过基于原始数据压缩之后需要被写/读的总数据在存储阵列中的一组活跃盘之间分布写/读任务。US专利7089359公开了一种在层级式存储系统中考虑由层级式结构造成的限制来计算盘阵列的有效容量的方法。论文“Write Off-Loading：Practical Power Management for Enterprise Storage”(Dushyanth Narayanan等，6th USENIX Conference on File and Storage Technologies，2008)公开了一种用于将写任务从本地盘转载给存储系统中其它盘以掩盖盘中的旋转减慢效应的方法。

发明内容

提供了一种通过识别存储设备中可以被置于备用配置的子集来降低计算机系统中功耗的方法。在现代计算机系统中，存储子系统通常以层级方式实现。例如，在用户数据被传输到盘设备或者从盘设备被获取之前，该数据必须通过多层的软件和硬件。在企业数据中心中由其如此。在数据被存储于网络文件服务器的典型配置中，数据包可能必须经过以下层：

1)网络客户端和服务器之间的网络连接；

2)提供网络文件服务(例如，网络文件系统或称NFS)的软件的层；

3)文件系统层；

4)逻辑卷管理器(LVM)层；

5)文件服务器硬件以及与硬盘控制器的连接；以及

6)附接到盘控制器的盘驱动器。

当然，软件和硬件的层数可以根据特定配置而变化。例如，有些配置可以包括存储区域网络(SAN)。然而，许多现代存储子系统包括层级式抽象级别和多个存储资源的聚合。例如，盘控制器可以将若干个物理盘聚合为一个逻辑阵列，并且LVM或者文件系统层可以进一步将逻辑盘聚合为一个更高层的抽象。