专利名称：一种基于对象存储系统的功耗控制方法
技术领域：
本发明涉及计算机系统的功耗控制方法，尤指基于对象存储系统的功耗控制方法。
背景技术：
并行存储系统是大规模并行计算机系统中的重要组成部分，对象存储系统是一种 并行存储结构。如图l所示，对象存储系统由一个元数据服务器、多个对象存储服务器和多 个计算结点通过网络互连构成。元数据服务器和多个对象存储服务器为计算结点提供数据 读写、数据存储等文件访问服务。元数据服务器为计算结点提供元数据服务，是对象存储系 统所特有的。元数据描述每个文件的所有者、创建时间、修改时间、文件大小以及文件在对 象存储系统上的分布等信息。对象存储服务器负责保存文件的具体数据，并在元数据服务 器的管理下向计算结点提供文件访问服务。计算结点的文件访问请求首先提交给元数据 服务器，获取文件分布信息，然后根据分布信息向相关的对象存储服务器提交访问请求，完 成数据读写过程。对象存储系统充分利用高带宽网络以及存储访问的并发性，为并行应用 提供较高的数据访问带宽，已广泛应用于世界超级计算机排名前十的计算机系统中。功耗 是大规模并行计算机系统设计中的重要问题，而存储系统的功耗占相当比例。随着对象存 储系统的广泛应用，基于对象存储系统进行功耗控制有助于降低整个并行计算机系统的功 耗。 目前针对存储系统的功耗控制方法有(1)将暂时不使用的存储设备(例如磁盘) 置成休眠状态，降低存储设备的功耗；(2)调整磁盘设备的转速，降低存储设备的功耗；(3) 优化数据访问，提高数据访问命中率，减少磁盘寻道及旋转次数；(4)针对数据中心如备份 服务器，在没有数据备份任务情况下将备份服务器的功耗级别设成最低；等等。针对设备的 功耗控制方法(如前两种方法)以及减少磁盘寻道次数的数据优化方法，不能够获取存储 系统中服务请求的变化情况，不能根据应用特点来进行有效的功耗控制。针对数据中心备 份服务器的功耗控制方法(如第四种方法)考虑了服务器的忙闲状态，实施了简单的功耗 优化，但是该方法不能执行对象存储系统中复杂的服务请求情况下的功耗控制。目前还没 有针对对象存储系统的功耗控制方法的公开技术资料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种基于对象存储系统的功耗控制方法，解决目 前存储系统功耗控制方法不能根据应用特点来进行有效的功耗控制或缺乏对复杂服务请 求情况处理的问题。 技术方案为为对象存储服务器定义多个功耗级别，根据不同的条件调整对象存 储服务器的功耗级别，具体包括(l)固定时间间隔统计服务器利用率，根据每个对象存储 服务器的实际利用率调整它的功耗级别；(2)固定时间间隔查看每个对象存储服务器的服 务队列长度，根据队列长度及当前功耗级别调整相应服务器的功耗级别；(3)由元数据服务器判断是否出现特定服务请求来实施功耗控制。特定服务请求是指一类需要对象存储服 务器以最高功耗级别响应的服务请求，例如大规模作业加载、检查点操作，等等。根据特定 服务请求类别将涉及到的对象存储服务器功耗级别调至最高。功耗级别调整通过调节处理 器的电压或频率来实现。
具体技术方案为 对于包含1个元数据服务器和N个对象存储服务器的对象存储系统，N为正整数， 每个对象存储服务器支持m级功耗级别1， 2， . . . ， m，每级的功耗分别为P" P2， . . . ， Pm，满足 P工< P2 < . . . < Pm，每级功耗对应的服务器基准利用率分别为仏，U2， . . . ， Um，满足^ < U2
<...<Um。服务器基准利用率是指和多级功耗PpPy...，Pm对应的服务器利用率值，功
耗级别越高，服务器基准利用率也越高，由功耗控制方法根据功耗级别预先设置。
第一步、初始化对象存储系统的功耗控制相关参数，包括以下步骤
1. 1初始化功耗控制间隔时间tintCTval，取值范围为5 10分钟；
1. 2初始化功耗级别数m，取值范围为3 5 ; 1.3初始化m级服务器基准利用率Up U2， ... ， Um。基准利用率的设置方法为 设置仏值，取值范围为10% 20%，设置^值，取值范围为70% 80%。设置Uk值，
7W —1 1. 4初始化服务请求队列长度阈值Lth，取值范围为10 20 ;
1. 5初始化功耗控制时间t， t = 0。
第二步、启动功耗控制，包括以下步骤 2. 1启动元数据服务器和N个对象存储服务器，并将所有对象存储服务器的功耗 级别设置成最高级别m ; 2. 2启动功耗实时监控器，监控N个对象存储服务器的实际功耗值；
2. 3启动时间t开始计数； 2. 4 —边等待计算结点的服务请求，一边开始功耗控制。 第三步、当接收到关闭功耗控制请求时，执行第十二步，否则执行第四步。 第四步、每隔时间tint CTval启动一次功耗控制。判断t = tint CTval是否成立，若成
立，则执行第五步；若不成立，执行第十步； 第五步、统计在过去tint CTval时间内N个对象存储服务器的实际利用率i^，A，...， Uw，对象存储服务器的实际利用率通过调用操作系统接口获取。如果第i个(1《i《N)对 象存储服务器正在响应特定服务请求，则A = Um ; 第六步、根据对象存储服务器的实际利用率和基准利用率来调节功耗级别。如果 第i个对象存储服务器满足Ui <仏，1《i《N，则将第i个对象存储服务器的功耗级别设 置为1 ;如果Ui > Um，则将第i个对象存储服务器的功耗级别设置为m ;对于满足Uk《Ui <Uk+1(k= l，2，...，m_l)的利用率Ui，则将第i个对象存储服务器的功耗级别设置为k。
第七步、查看N个对象存储服务器的服务请求队列，记录其队列长度1" 12，...， 1N。 第八步、如果li > U且第i个对象存储服务器的功耗级别低于m，执行第九步；否 则执行第十步；
第九步、将该对象存储服务器的功耗级别调高一级，以满足未来的大量服务请求 操作的快速响应。 第十步、元数据服务器对计算结点发送来的服务请求进行监控，判断是否为特定 服务请求，如是，执行第十一步；否则执行第三步。 第十一步、向对象存储服务器发送消息，将对应对象存储服务器的功耗级别设置 到最高m，同时标记该对象存储服务器正在响应特定服务请求，执行第三步。
第十二步、关闭对象存储系统的功耗控制服务。
与现有技术相比，采用本发明可达到以下技术效果 1.可根据对象存储服务器的实际利用率和服务队列情况对每个对象存储服务器 调整功耗级别，满足对象存储服务器对功耗控制的需求； 2.利用元数据服务器对服务请求的处理，对特定服务请求，例如大规模作业加载 和检查点操作，提前向对象存储服务器发送消息，调节功耗级别，减少功耗级别调节的滞 后，提高功耗控制效率。
图1是对象存储系统的结构图。
图2是本发明的总流程图。
具体实施方案 图2是本发明的总流程图。 步骤1)、初始化对象存储系统的功耗控制相关参数； 步骤2)、启动功耗控制； 步骤3)、当接收到关闭功耗控制请求时，则执行步骤12)，否则执行步骤4); 步骤4)、判断t = tint CTval是否成立，是，则执行步骤5);否则执行步骤10); 步骤5)、统计在过去tint CTval时间内N个对象存储服务器的实际利用率i^，A，...， uN ; 步骤6)、根据对象存储服务器的实际利用率和基准利用率来调节功耗级别； 步骤7)、查看N个对象存储服务器的服务请求队列，记录其队列长度1" 12，...， 步骤8)、如果li > Lth且第i个对象存储服务器的功耗级别低于m，执行步骤9); 否则执行步骤10); 步骤9)、将该对象存储服务器的功耗级别调高一级； 步骤10)、元数据服务器对计算结点发送来的服务请求进行监控，判断是否为特定 服务请求，是，则执行步骤ll);否则执行步骤3); 步骤11)、向对象存储服务器发送消息，将对应对象存储服务器的功耗级别设置到 最高m，同时标记该对象存储服务器正在响应特定服务请求，执行步骤3);
步骤12)、关闭 象存储系统的功耗控制服务。
权利要求
一种基于对象存储系统的功耗控制方法，其特征在于包括以下步骤第一步、初始化对象存储系统的功耗控制相关参数，包括以下步骤1.1初始化功耗控制间隔时间tinterval，取值范围为5～10分钟；1.2初始化功耗级别数m，取值范围为3～5；每个对象存储服务器支持m级功耗级别1，2，..，m，每级的功耗分别为P1，P2，..，Pm，满足P1＜P2＜...＜Pm；1.3初始化m级服务器基准利用率U1，U2，...，Um，基准利用率的设置方法为设置U1值，取值范围为10％～20％，设置Um值，取值范围为70％～80％，设置Uk值，k＝2，...，m-1；1.4初始化服务请求队列长度阈值Lth，取值范围为10～20；1.5初始化功耗控制时间t，t＝0；第二步、启动功耗控制，包括以下步骤2.1启动元数据服务器和N个对象存储服务器，并将所有对象存储服务器的功耗级别设置成最高级别m，N为正整数；2.2启动功耗实时监控器，监控N个对象存储服务器的实际功耗值；2.3启动时间t开始计数；2.4一边等待计算结点的服务请求，一边开始功耗控制；第三步、当接收到关闭功耗控制请求时，执行第十二步，否则执行第四步；第四步、每隔时间tinterval启动一次功耗控制，判断t＝tinterval是否成立，若成立，则执行第五步；若不成立，执行第十步；第五步、统计在过去tinterval时间内N个对象存储服务器的实际利用率u1，u2，...，uN，对象存储服务器的实际利用率通过调用操作系统接口获取；如果第i个对象存储服务器正在响应特定服务请求，则ui＝Um，1≤i≤N；第六步、根据对象存储服务器的实际利用率和基准利用率来调节功耗级别如果第i个对象存储服务器满足ui＜U1，1≤i≤N，则将第i个对象存储服务器的功耗级别设置为1；如果ui≥Um，则将第i个对象存储服务器的功耗级别设置为m；对于满足Uk≤ui＜Uk+1的利用率ui，则将第i个对象存储服务器的功耗级别设置为k，k＝1，2，...，m-1；第七步、查看N个对象存储服务器的服务请求队列，记录其队列长度l1，l2，...，lN；第八步、如果li＞Lth且第i个对象存储服务器的功耗级别低于m，执行第九步；否则执行第十步；第九步、将该对象存储服务器的功耗级别调高一级；第十步、元数据服务器对计算结点发送来的服务请求进行监控，判断是否为特定服务请求，如是，执行第十一步；否则执行第三步；第十一步、向对象存储服务器发送消息，将对应对象存储服务器的功耗级别设置到最高m，同时标记该对象存储服务器正在响应特定服务请求，执行第三步；第十二步、关闭对象存储系统的功耗控制服务。F2010100220944C00011.tif
2. 如权利要求1所述的基于对象存储系统的功耗控制方法，其特征在于所述特定服务 请求是指需要对象存储服务器以最高功耗级别响应的服务请求。
3. 如权利要求1所述的基于对象存储系统的功耗控制方法，其特征在于所述功耗级别调整通过调节处理器的电压或频率来实现:
全文摘要
本发明公开了一种基于对象存储系统的功耗控制方法，目的是解决目前功耗控制方法不能根据应用特点进行有效的功耗控制或缺乏对复杂服务请求情况处理的问题。技术方案是固定时间间隔统计服务器利用率，根据每个对象存储服务器的实际利用率调整它的功耗级别；固定时间间隔查看每个对象存储服务器的服务队列长度，根据队列长度及当前功耗级别调整相应服务器的功耗级别；由元数据服务器判断是否出现特定服务请求来实施功耗控制。采用本发明可根据对象存储服务器的实际利用率和服务队列情况对每个对象存储服务器调整功耗级别，满足对象存储服务器对功耗控制的需求，并利用元数据服务器对服务请求的处理，对特定服务请求，提高功耗控制效率。
文档编号H04L29/08GK101776946SQ20101002209
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者卢宇彤, 周恩强, 曹宏嘉, 董勇, 蒋艳凰, 谢旻, 陈娟, 陈海涛 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学