专利名称：用于管理存储装置容量使用的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及信息处理系统存储装置领域，具体涉及用于管理存储 装置容量使用的系统和方法。
背景技术：
由于信息的价值和使用的不断增长，个人和商务都在寻找处理和存储信 息的更多的方法。用户的一个可选途径是信息处理系统。信息处理系统通常 为商业、个人或者其它目的来处理、编辑、存储和/或传输信息或数据，从而 允许用户利用信息的价值。由于不同的用户或不同的应用对技术和信息的处 理需求与要求各不相同，信息处理系统也会视处理什么信息，怎样处理信息， 处理、存储或传输多少信息，以及怎样快速和有效地处理、存储或传输信息 而有所不同。信息处理系统变化多种多样使得信息处理系统可以通用或者为 特定的用户或用途配置使用，如金融交易处理、航班预定、企业资料存储或 者全球通信。另外，信息处理系统可以包括为处理、存储和传输信息而配置 的多种硬件和软件组件，还可能包括一个或多个计算机系统、数据存储系统 以及网络系统。
因为企业它们对信息处理系统的信任增加，所以它们趋于建立管理存储 信息的数据中心，该数据中心由信息技术专业人员操作。 一般的数据中心包 含管理与分散客户通信的服务器信息处理系统和存储企业信息的多个存储
装置(plural storage device)。存储装置通常是与管理装置和网络连接的硬盘 驱动器，如RAID结构或存储区域网络(SAN)。集中存储能帮助保护信息 不被物理干扰，如使用备用电源和像黑客攻击这样的恶意攻击。具有集中存 储的数据中心存在两个问题，即信息处理系统的电源损耗和信息处理系统的
冷却。把存储装置整理到单独的电源池有助于减少能量损耗，减少所需用来 支持企业存储需求的存储装置的总数有助于冷却。
虽然整理存储装置有助于减少在未配置区域的未使用存储容量，每个存 储装置仍然通常在配置区域至少有一些未使用的存储容量。在配置区域的未 使用的存储容量经常导致存储装置基于期望的存储需要被划分成逻辑分区
或逻辑巻时超时。例如， 一些数据中心使用自动精简配置(thin provision) 以给客户分配存储装置的分区或巻。客户被告知所要求的存储容量是可用 的，然而，存储装置仅仅配置了所要求容量的一部分。然后存储装置监控客 户对配置存储的使用，从而当配置量接近全部使用时增加实际的存储容量。 自动精简配置允许数据中心使存储装置的购买延迟到直到配置地存储开始 装满时，从而有助于减少获得的存储的成本，然而，自动精简配置仍然在存 储装置的配置区域留下了未使用的存储容量。已配置但未使用的容量没有实 际地为终端用户实现存储功能，却消耗了数据中心的电源和冷却资源。换句 话说，存储装置在数据中心运行时有未存储信息的配置部分。
发明内容
因此，需要有管理存储装置容量使用的系统和方法。
根据本发明，提供了一种系统和方法，该系统和方法可以充分减少以上 用于管理存储装置容量使用的系统和方法相关的缺点和问题。未使用的容量 从多个存储装置被整理到所有存储装置中的部分存储装置。有未使用容量的 存储装置会关闭电源，直到需要容量来存储信息，从而节省了能量。
更具体地，存储管理器管理多个存储装置中信息的存储，该多个存储装 置例如存储区域网络结构或RAID结构。与存储管理器相关的整理引擎自动 整理在多个存储装置中已使用的和未使用的容量，电源管理器关闭只有未使 用容量的存储装置的电源。已使用的容量包括一些作为缓存的未使用的存储
来存储来自连接的信息处理系统的信息。整理引擎以预定的最小存储容量阈 值监控缓存，从而使得当缓存达到阈值时电源管理器重新启用已关闭电源的 存储装置。整理过程分别整理在每一个存储装置中已使用的和未使用的容 量，然后传送己使用的容量到预定数量的存储装置来存储该已使用的容量。 例如，整理过程用自动精简配置周期性地重新配置存储装置，从而关闭只有 未使用容量的存储装置的电源来保存能量。
本发明提供很多重要的技术优势。 一个重要技术优势的示例是通过将已 配置但未使用的容量整理到可以关闭电源的存储装置中来管理存储装置的 容量使用，从而减少运行在数据中心的存储装置的数目。关闭存储装置的电 源减少了数据中心的电能消耗，并减少了数据中心需要的冷却量。因为当将 信息存储在配置存储容量中的需求增加时，存储装置可以快速恢复到操作状 态，所以关闭有未使用容量的存储装置的电源对数据中心操作产生最小的影 响。
通过参考附图，本发明可以更好地得到理解，以及本发明的多个目的、
特征和优点对本领域技术人员是显而易见的。在所有附图中相同的附图标记
代表相同或相似的元件。
图1示出了通过存储管理器与信息处理系统连接的存储装置的框图； 图2示出了由整理引擎管理的用来减少存储信息所需的存储装置的数量
的存储装置的框图3示出了用于整理存储在多个存储装置的信息的过程的流程图；以及 图4示出了用于监控存储装置上触发已关闭的存储装置启动的预定缓存
器的过程的流程图。
具体实施例方式
将多个存储装置的信息整理到所有存储装置的部分存储装置中，使得信 息处理系统数据中心通过减少用于存储给定信息量的存储装置的数量来减 少能量损耗。为实现本发明的目的，信息处理系统为了商业、学术、控制或 其它目标可以包括任何可以操作的手段或手段的集合来计算、分类、处理、 传输、接收、获得、发出、转换、存储、显示、显现、检测、记录、再生产、 操作或者利用任何形式的信息、情报或数据。例如，信息处理系统可以是个 人计算机、网络存储装置或者任何其它适合的装置，并且大小、形状、性能、
功用和价格可以不同。该信息处理系统可以包括随机存储器(RAM)、 一个 或多个处理设备，如中央处理器(CPU)或硬件或软件控制逻辑、ROM和/ 或其它类型的非易失性存储器。该信息处理系统的附加组件可以包括一个或 多个磁盘驱动器、与外部设备通信的一个或多个网络端口以及各种输入和输 出(I/0)装置，如键盘、鼠标和显示器。该信息处理系统也可以包括一条或多 条总线用于在不同的硬件组件之间传输通信。
参照图1,该框图描述了通过存储管理器14与信息处理系统12连接的 存储装置10。例如，存储管理器14是通过光纤通道网络与存储装置10传输 信息的存储区域网络控制器。另一个示例是，存储管理器14是通过链状结 构协调与存储装置IO传输信息的RAID或JBOD控制器。例如，在硬盘驱 动或其它类型的非易失性存储装置中存储装置IO被分成逻辑巻11。信息处 理系统12是与存储装置IO相配合来通过网络接口写入和获得信息的服务器 或客户机系统。在一种实施方式中，存储装置10被配置有指定的信息处理 系统12所使用的逻辑部分或逻辑巻11。如图1所示，所有存储装置10起作 用并且打开电源时，存储管理器14分配信息并存储到每一个存储装置10。 存储装置10中的划有阴影线的区域表示每一个逻辑巻11中已使用的容量。 每一个逻辑巻11中没有被阴影线覆盖的区域是空闲的，可以存储信息。
现在参照图2，该框图描述了被整理引擎16管理的用来减少存储信息所 需存储装置10的数量的存储装置10。整理引擎16在存储装置10中已配置 的数据分区11寻找未使用的区域，并把这些未使用区域集中到一个或多个 存储装置10中。当整理引擎16识别出只具有未使用容量的存储装置10时， 电源管理器18就关闭这些存储装置10的电源，直到存储管理器14需要所 述存储容量。图2中，未使用的容量用6个关闭电源的存储装置IO表示， 这些未使用的容量是在没有对信息处理系统12的指示的情况下由电源管理 器18打开和关闭电源从而使未使用的足够缓存可用来存储信息。供电的存 储装置IO继续有一些空闲区域，所述空闲区域用每一个逻辑巻11中没有划 阴影线的区域表示，然而，存储装置10的大部分被用来存储信息，该存储 信息的部分用每一个逻辑巻11中划有阴影线的更大的区域表示。例如，自 动精简配置技术被用于关闭未使用的存储装置的电源从而减少了能量损耗。 性能管理器20监控一个或多个性能参数，如I/0性能，以及修改已使用容 量的整理来维持所要求的参数，如数据获取速度。例如，性能管理器20可 以指示整理引擎16用附加的存储装置来存储信息，从而有足够的存储容量 可以用来满足性能参数。
参照图3，该流程图描述了整理存储在多个存储装置的信息的过程。该 过程开始于步骤22，加载存储装置的第一个逻辑巻。在步骤24中，确定是 否加载的巻具有可识别的格式，如NTFS、 NFS、 EXT3或者其它可识别的格 式。如果格式不可识别，就回到步骤26来加载下一个巻。如果加载的巻被 识别，过程继续到步骤28来识别加载的巻的已使用的和未使用的容量区域。 在步骤30中，已使用的容量被整理成连续的存储块，而将未使用的容量也 隔离成连续块。可以改变连续存储块的的整理区域来适于管理员设置最小参 数，如为I/0参数和可靠性设置最小参数，好像RAID标准一样。在步骤32 中，容量未使用的缓存被加到容量已使用的连续块，用于存储信息的短期扩
充。管理员可以设置留出的用于处理短期扩充需要的缓存量来适应不同的环
境。在步骤34中，确定现在是否有更多巻，如果是，过程回到步骤26来加 载下一个巻。
当所有单个的逻辑巻被加载并且具有有整理过的已使用的容量时，过程 从步骤34继续到步骤36。在步骤36中，确定驱动器数目，所述驱动器需要 用来给步骤30和32中确定的已使用容量和短期缓存提供存储容量，并且存 储装置被配置用于存储己使用容量和短期缓存。在步骤38中，所有己使用 的容量被转移到在步骤36中被识别的几个存储装置中，从而使余下的存储 装置只有未使用的容量。在步骤40中，只有未使用容量的存储装置被关闭 电源从而减少能量损耗。在步骤42中，过程进入预定时间周期的睡眠阶段， 然后再从步骤22重新开始，这样可以周期性地和自动地分析存储装置来整 理未使用的容量，因此节省了能量。
现在参照图4，该流程图描述了监控存储装置上用来触发已关闭电源的 存储装置使其打开电源的预定缓存的过程。该过程开始于步骤44，加载逻辑 巻。在步骤46中，确定剩余空闲缓存空间的大小。在步骤48中，将确定的 空闲缓存空间大小与预定阈值缓存空间比较来确定是否有足够的缓存可用 来存储信息。如果空闲缓存空间大于预定阈值，过程返回到步骤44。如果空 闲缓存空间小于预定阈值，过程继续到步骤50来打开一个或更多被关闭电 源的存储装置的电源，使得有足够的空闲缓存空间可用。在步骤52中，从 关闭电源的存储装置的区域分配空闲缓存空间。
虽然已经详细地描述了本发明，但是应该理解在不偏离如附加的权利要 求所规定本发明的精神和范围的情况下，可以作出不同的变化、替代和改造。
权利要求
1.一种用于存储信息的系统，该系统包括多个存储装置，每一个存储装置用于存储信息；与所述多个存储装置连接的存储管理器，该存储管理器用于管理所述存储装置上的信息存储；与所述存储管理器连接的整理引擎，该整理引擎用于把所述多个存储装置的未使用存储容量整理到一个或多个存储装置；以及与所述存储管理器连接的电源管理器，该电源管理器用于关闭具有未使用容量的一个或多个存储装置。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述存储装置包括硬盘驱动器。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述整理引擎还用于监控所述存储装置以保留至少预定缓存来存储信 息；以及如果存在少于所述预定缓存的缓存，所述电源管理器用于重启具有未使 用容量的被关闭的存储装置。
4. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括与所述整理引擎连接的性能 管理器，所述性能管理器用于管理存储信息的整理来满足一个或多个预定参 数。
5. 根据权利要求4所述的系统，其中所述预定参数包括所述存储信息的 信息获取时间。
6. 根据权利要求4所述的系统，其中所述性能管理器进一步包括测量一 个或多个存储装置的I/O性能的工具。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中所述存储管理器包括存储区域网络。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中所述存储管理器包括RAID控制器。
9. 一种用于在多个存储装置中存储信息的方法，该方法包括 识别具有己使用和未使用存储容量的每一个存储装置的区域； 把未使用容量整理到至少一个所述存储装置中；以及 关闭具有所述未使用容量的存储装置。
10. 根据权利要求9所述的方法，进一步包括 监控所述存储装置以检测具有未使用容量的预定缓存；以及 开启所述被关闭的存储装置来存储信息。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中整理所述未使用容量进一步包括: 将已使用的容量整理成连续的存储块；以及 把具有未使用容量的缓存添加到己使用容量的连续存储块。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中整理所述未使用容量进一步包括: 在每个存储装置上将每一个存储装置的已使用容量整理成连续存储块； 确定存储所有所述存储装置中的连续存储块所需要的存储装置的数量；以及将连续的信息块传递到所确定的数量的存储装置中。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中所述存储装置包括硬盘驱动器。
14. 根据权利要求9所述的方法，其中所述存储装置包括存储区域网络。
15. 根据权利要求9所述的方法，其中所述存储管理器包括RAID控制器。
16. 根据权利要求9所述的方法，其中整理所述未使用容量进一步包括: 分析一个或多个性能参数的信息；以及 根据所述性能参数来传递存储在已使用容量中的信息。
17. —种用于管理存储装置的系统，该系统包括整理引擎，用于将存储在所述存储装置的信息整理到所有存储装置中的 部分存储装置中；以及电源管理器，用于关闭不存储信息的存储装置。
18. 根据权利要求17所述的系统，其中所述整理引擎通过以下步骤来整 理信息在每一个所述存储装置上将存储在每一个所述存储装置上的信息整理 成连续块；确定具有容量来存储所述连续块的存储装置的数量；以及 将所述连续块传递到所确定的数量的存储装置中。
19. 根据权利要求17所述的系统，其中所述整理引擎还用于监控所述存 储装置以检测具有未使用容量的预定缓存，并响应于所述预定缓存的检测来 重启被关闭的存储装置。
20. 根据权利要求17所述的系统，其中所述存储装置是硬盘驱动器。
全文摘要
一种用于管理存储装置容量使用的系统和方法，通过把存储信息整理到所有多个存储装置中的部分存储装置中并且关闭不再存储信息的存储装置来管理信息处理系统存储装置，从而减少能量损耗。如果在所述存储装置中检测到具有未使用容量的预定缓存，就给被关闭的存储装置供电来存储附加的信息。整理所述存储装置来维持所要求的性能参数，如通过监控存储在活动存储装置的信息的I/O性能。
文档编号G06F3/06GK101369219SQ200810146230
公开日2009年2月18日 申请日期2008年8月12日 优先权日2007年8月14日
发明者S·阿林顿, W·P·道金斯 申请人:戴尔产品有限公司