数据存储设备的性能感知功率封顶控制的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]计算机和网络系统诸如个人计算机、工作站、服务器系统和云存储系统，典型地包括数据存储系统，用于存储和检索数据。这些数据存储系统可包括数据存储设备，诸如硬盘驱动器、固态存储设备、磁带存储设备和其他大容量存储设备。
[0002]近年来对数字内容和大数据的需求促进了对更多、更密集和更大的数据中心的需要。数据中心的功率消耗至关重要。数据中心频繁地被其布置中的允许峰值功率所约束。峰值功率容量是重要的，因为功率调节和分布基础设施以及冷却系统必须基于其合并的峰值功率需求来确定大小。
[0003]数据中心操作者过度订阅具有比在任何时刻最大化其利用率所允许的最大值更多的机器服务器和用户的数据中心电源。功率封顶被用于数据中心来设置包含于数据中心的多种计算系统的最大功率使用率。然而，计算系统的各个组件的功率消耗限于非常粗糙的调整，诸如未使用的计算元件的睡眠模式或电源关闭。
【发明内容】
[0004]本文提供了一种用于数据存储设备的功率控制的系统、方法和固件。在一个示例中，提供了数据存储设备。该数据存储设备包括存储控制系统，以标识数据存储设备的功率阈值。数据存储设备确定数据存储设备的功耗特性并且进入数据存储设备的功率控制模式，其至少调整数据存储设备中的存储事务队列深度，以将功耗特性建立为低于数据存储设备的功率阈值。
【附图说明】
[0005]图1说明在数据存储设备中用于性能感知功率封顶(performance-aware powercapp i ng)的存储系统。
[0006]图2说明操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统的方法。
[0007]图3A说明操作在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统的方法。
[0008]图3B说明操作在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统的方法。
[0009]图4说明在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统的可选实施例。
[0010]图5说明操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统的方法。
[0011]图6说明操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统的方法。
[0012]图7说明用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的数据存储设备。
[0013]图8说明用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的体系结构。
[0014]图9说明用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的计算系统。
【具体实施方式】
[0015]数据存储系统应用多种大容量存储设备，诸如硬盘驱动器、固态驱动器，以及其他存储设备。然而，这些存储设备可使用高级别的功率，其可导致由聚集多个数据存储系统的数据中心的过度功耗。在以下示例讨论中，多种方法、系统、装置和固件允许在用于数据服务器和数据存储系统的多种大容量存储设备中对功耗的精细化控制。例如，硬盘驱动器可置于功率封顶模式，其修改硬盘驱动器的参数以使存储操作低于该硬盘驱动器的功率阈值。数据存储设备的功率封顶和功率控制的其他示例在下文讨论。
[0016]如第一示例，图1被呈现。图1说明了用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统100。存储系统100包括数据存储设备102和主机系统120。数据存储设备102和主机系统120通过链路130通信。数据存储设备102包括存储介质112、存储控制系统114、以及队列116。存储介质112包括任何物理介质，其可用于存储希望的信息并且可由指令执行系统访问，诸如存储控制系统114。存储控制系统114包括处理电路和存储器，用于访问存储介质112。队列116包括数据存储设备102的命令的数据结构，诸如读或写命令。主机系统120包括一个或多个计算和网络系统，诸如个人计算机、服务器或其他计算机和网络系统。在操作中，主机系统120传输功率阈值110和/或队列深度140至数据存储设备102。数据存储设备102从主机系统120接收功率阈值110和/或队列深度140。
[0017]图2说明了操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统100的方法。该操作可由数据存储设备102或由主机系统120独立地执行或由数据存储设备102和主机系统120同时执行。附带地，图2的操作在下文被参考。
[0018]在图2的第一示例，数据存储设备102执行图2的操作，但应当理解，图2中的操作可由主机系统120执行，如上述。数据存储设备102标识数据存储设备102的功率阈值110(202)。功率阈值110表示数据存储设备102的可允许的最大或最小功耗特性。功率阈值110以瓦特或功率或能量消耗的其他单位指定功耗阈值，其可基于数据存储设备102的电流和供电电压。数据存储设备102确定数据存储设备102的功耗特性(204)。功耗特性可以多种方式定义。例如，功耗特性可表示在数据存储设备102的每个时间单位或每个事务中最大可允许的功率消耗。数据存储设备102进入数据存储设备102的功率控制模式(206)。
[0019]功率控制模式为数据存储设备102的操作模式，其通过控制队列深度140经由数据存储设备102的功耗特性提供精细的控制度。两个可能的功率控制模式包括通过调整队列116获取的延迟模式和吞吐量模式。延迟模式通过减少队列深度140提供了快速响应时间。吞吐量模式通过增加队列深度140提供数据流的有效性能。作为响应，数据存储设备102至少调整数据存储设备102中的队列深度140(208)。队列深度140可由存储控制系统114或主机系统120控制。延迟模式和吞吐量模式可通过控制队列深度140实现。数据存储设备102将功耗特性建立为低于数据存储设备102的功率阈值(210)。数据存储设备102监视数据存储设备102的功耗特性并且作为响应调整功率控制模式和队列深度140，以建立和保持希望的功耗特性。功耗特性监视可为连续或离散的。
[0020]作为控制数据存储驱动的功耗的进一步的示例，图3A和图3B被呈现。图3A和图3B进一步说明了操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统100的方法。图3A说明了由数据存储设备102执行的操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统100的方法。图3B说明了由主机系统120执行的操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统100的方法。
[0021]图3A说明了由数据存储设备102执行的操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统100的方法。主机系统120标识用于数据存储设备102的功率阈值110。主机系统120将功率阈值110传输至数据存储设备102(302)。数据存储设备102确定功耗特性。数据存储设备102进入功率控制模式，并且作为响应，至少调整队列深度140。数据存储设备102将功耗特性建立为低于功率阈值。
[0022]图3B说明了由主机系统120执行的操作用于在数据存储设备中性能感知功率封顶的存储系统100的方法。主机系统120标识数据存储设备102的功率阈值110。主机系统120确定数据存储设备102的功耗特性。主机系统120进入功率控制模式，并且作为响应，至少调整队列深度140。主机系统120发送队列深度信息至数据存储设备102，并且将数据存储设备102的功耗特性建立为低于功率阈值110(304)。
[0023]回到图1，存储系统100的元件进一步如下描述。数据存储设备102可为硬盘驱动器(HDD)、固态存储驱动器(SSD)、闪存驱动器、相变存储器驱动器、光存储驱动器或某些其他类型的数据存储设备，包括其组合和变型。数据存储设备102包括电气组件，诸如主机接口、处理电路、数据缓冲器、存储器和读/写头。
[0024]存储介质112包括任何物理介质，其可用于存储希望的信息并且可由指令执行系统访问，诸如存储控制系统114。存储介质112的示例包括随机存取存储器、只读存储器、磁盘、光盘、闪存、相变存储器、虚拟存储器和非虚拟存储器、磁带盒、磁性带、磁盘存储或其他磁存储设备，或可用于存储希望的信息并可由指令执行系统访问的任何其他介质，以及任何其组合或变型或其他任何类型的存储介质。
[0025]存储控制系统114包括处理电路和存储器，用于访问存储介质112。存储控制系统114其进一步包括处理电路、存储器、主机接口和缓冲器。存储器还包括固件，其至少由存储控制系统114执行，以操作并且响应通过链路130接收的读和写命令。
[0026]主机系统120可包括一个或多个计算和网络系统，诸如个人计算机、服务器计算机、机架服务器、网络服务器、云计算平台、报文网络、管理系统和数据中心装置，以及其他任何类型的物理或虚拟服务器机器和其任何变型或组合。在操作中，主机系统120通过链路330发送读和写命令至数据存储设备102。在进一步示例中，主机系统120可发送数据存储设备102的一个或多个命令以进入功率控制模式。
[0027]链路130可包括一个或多个链路。链路130包括金属的、无线的、光学的、或包括其组合的某些其他网络链路。链路130可包括任何存储或磁盘接口，诸如串行附接ATA(SATA)、串行附接SCSI(SAS)、光纤通道、通用串行总线(USB)、SCS1、