动态raid控制器功率管理的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]由于在小体积内放置大量生热装置，因此小型化文件服务器具有挑战性的气流和热管理需求。此类小型化文件服务器的设计和操作中的关键挑战中的一个是在其各种操作模式上管理电功率和产生的热行为。
【附图说明】
[0002]图1是根据一个实施例的独立磁盘冗余阵列(RAID)系统的框图。
[0003]图2是根据一个实施例的用于降低由存储阵列中的存储阵列控制器消耗的功率的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0004]—个实施例提供存储系统中的数据存储装置检测和控制器功率管理，其导致降低的功率需求、改善的系统热特征、和较低的风扇噪声。实际上，一个实施例是用于降低由存储阵列中的存储阵列控制器消耗的功率的方法，该存储阵列控制器包括多个物理通信接口。该方法可以包括监控多个物理通信接口中的每个。对于多个物理通信接口中的每个，可以确定的是数据存储装置是否耦接到此。数据存储装置未耦接到的每个物理通信接口或耦接到已关断的数据存储装置的每个物理通信接口可以单独且独立地关断。这降低了控制器中的功率耗散和其温度。
[0005]存储阵列的一个实施例可以包括控制器板、耦接到控制器板的背板，该控制器板包括处理器，该背板包括微控制器。存储阵列也可以包括存储阵列控制器和多个数据存储装置，该存储阵列控制器包括多个物理通信接口，该多个数据存储装置中的每个耦接到多个物理通信接口中的一个。根据一个实施例，存储阵列控制器可以经配置检测数据存储装置在物理通信接口中的每个上的存在，并停用其上未检测到数据存储装置的物理通信接口或已关断的数据存储装置耦接到的物理通信接口。
[0006]图1是根据一个实施例的独立磁盘冗余阵列(RAID)系统的框图。如所示，背板102可以包括一个或更多个驱动器电源104和微控制器106。背板102也可以包括存储阵列(例如RAID)控制器114，其可以经由物理通信接口(PHY) 103耦接到一个或更多个数据存储装置108和一个或更多个引导数据存储装置110。数据存储装置108、110可以包括硬盘驱动器、混合磁盘驱动器和固态存储装置。在一个示例性实施方式中，RAID控制器114可以由控制器板116上的处理器120使用PCIeX8通道接口经例如PCIe协议118寻址。RAID控制器114可以支持例如八⑶个(例如SATA)物理通信接口 103。根据通信协议配置物理通信接口 103。在图1所示的实施方式中，通信协议可以包括串行先进技术附件(SATA)协议。
[0007]在背板102上的微控制器106 (在一个实施方式中其可以是16位TI MSP430独立微控制器)可以经配置使用例如在每个SATA接口上的数据存储装置接地引脚来监控驱动器存在信号124 (其表示在物理通信接口中的每个上是否存在驱动器)。该微控制器106可以经配置经总线122(其可以配置为例如SMBus/I2C总线)与在控制器板116上的处理器120通信，以检测并报告数据驱动器108中的每个和引导驱动器110中的每个(在一个实施方式中，每个为2.5”小型数据存储装置诸如硬盘驱动器(HDD))的存在。微控制器106可以被耦接到并控制驱动器电源104。驱动器电源104可以被耦接到数据存储装置108、110中的每个并可以经配置选择性关断和接通驱动器108、110中的任一个。根据一个实施例，微控制器106可以经配置控制驱动器电源104，以选择性地关断和接通在数据存储装置108、110中的每个中的一个或更多个电源电压。例如，数据存储装置中的每个可能需要例如向驱动器的主轴电机供电的12伏电压馈送，以及用于在驱动器的印刷电路板上的驱动器控制器和相关联电子装置的5伏电压馈送二者。
[0008]在一些实施方式中，诸如RAID控制器的存储阵列控制器可以包括比所需更多的数量(例如，八个)的物理通信接口。例如，如图1所示，存储服务器可以包括两个引导驱动器110和四个数据驱动器108，它们在八个物理通信接口控制器114的情况下，留下两个未使用的物理通信接口 103。存储阵列控制器114(在一个实施方式中，例如由Marvell半导体有限公司制造)可能未被配置用于支持被置于在待用的低功率耗散状态中，即使保持在连续复位中。实际上，在任何给定时间处，存储服务器的存储阵列控制器114中的所有的物理通信接口 103 (例如SATA)可以连续地进行加电，即使可能不是所有的物理通信接口 103处于使用(即，没有数据存储装置108、110耦接到它或它被关断)中。
[0009]例如，存储阵列控制器114可以吸取大约5瓦(W)的功率一即使在待用状态中(事实上，控制器甚至可以没有待用功率降低模式)。在待用状态中，该功率消耗导致在存储阵列控制器114处的芯片温度升至高水平(例如，高于90°C )，这可以导致存储阵列封装中的一个或更多个风扇被更快地驱动，以将所生成的热转移出存储阵列控制器114。然而，提高风扇转速吸取更多功率并可以导致令人讨厌的风扇噪声。最终，由于通过耦接到存储阵列控制器114的散热器的不足的空气流，由此提高存储阵列控制器114上的芯片温度可以导致热关机。此外，这种热关机经常不能通过更强驱动一个或更多个风扇来避免，因为最高风扇转速可以是低于使生成的热耗散必要的转速。当这种系统从待用中唤醒时，由于存储阵列控制器114因为其仍过热而不能安全操作已经被关断，因此该系统经常是不能运行的。
[0010]一个实施例是用于控制器降低服务器中的功率耗散的方法，其根据驱动器是否存在于物理通信接口 103 (在图1中示为物理层PHY (例如，用于每个接口 103的导体的接收对和发送对))上，通过选择性启用和停用存储阵列控制器114的物理通信接口 103(例如SAS/SATA)中的一个或更多个来降低服务器中的功率耗散，以节省总体芯片功率耗散。根据一个实施例，选择性启用和停用可以基于经驱动器连接器接收的物理驱动器存在检测信号124，该驱动器连接器耦接到数据存储装置108、110中的每个和感测(例如，SAS/SATA)驱动器链接存在的存储阵列控制器114。例如，该选择性启用和停用可以基于经驱动器连接器接收的物理驱动器存在检测信号124，该驱动器连接器耦接到数据存储装置108、110中的每个和在功率被施加到驱动器后的设定超时期间内感测(例如SAS/SATA)驱动器链接存在的存储阵列控制器114。实际上，存储阵列控制器114可以经配置使每个物理通信接口 103能够在任何时间处单独且独立地关断。
[0011]例如，在一个实施方式中，如果存储阵列控制器114具有两个未使用的物理通信接口 103，则这些未使用的物理通信接口 103可以被关断，由此降低总芯片功率约0.625W,并因此降低芯片温度。这(任选地与更强大的散热器一起)可以引起芯片温度降至可接受的水平，考虑到与待用模式更相容的风扇转速。
[0012]根据一个实施例，如果没有驱动器存在信号124是可访问的，则存储阵列控制器114可以经配置周期性地并且在一个实施例中循序地启用其物理通信接口 103，以在设定超时时期内轮询链接的存在，并然后停用数据存储装置108、110未耦接到的任何物理通信接口 103的链接，由此节省芯片功率并降低热耗散。根据一个实施例，如果在存储阵列加电时或在复位前移除或替换数据存储装置，则微控制器106可以经配置动态响应于缺失数据存储装置108、110，经总线122(例如，SMBus/I2C)发送消息回到控制器板116的处理器120，以关断对应的一个或更多个物理通信接口并因此管理物理通信接口功率。
[0013]根据一个实施例，对于没有可用的微控制器106的数据存储阵列，驱动器存在信号124的状态可以由存储阵列控制器114经由通用输入输出端口(GP10)诠释。该端口可编程为输入并在驱动器存在信号124的状态改变时生成用于控制器板116的处理器120的中断。此外，存储阵列可以经配置当一个或更多个物理通信接口 103不再使用时降低一个或更多个风扇的转速。进而，该更低转速降低了源自存储阵列的可听见的噪声。
[0014]显著地，实施例使得能够实现用于给定数据存储装置配置的动态最优化的功率、用于存储阵列控制器114的更低的热特征，以及改善的风扇平均故障间隔时间(MTBF)。
[0015]图2是根据一个实施例的用于降低由存储阵列中的存储阵列控制器消耗的功率的方法的流程图，该存储阵列控制器包括多个物理通信接口。如其中所示，方框B21要求监控存储阵列控制器的每个物理通信接口。在方框B22中，对于受监控的物理通信接口中的每个，确定数据存储装置(例如，HDD)是否耦接到它。最后，如在B23所示，数据存储装置未耦接到的存储阵列控制器的每个物理通信接口可以被关断，以降低存储阵列控制器中的功率耗散并降低其温度。
[0016]根据一个实施例，方框B21的监控可以在将功率施加到存储阵列后的预定时期内执行。确定