專利名稱：用于管理存儲裝置容量使用的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及信息處理系統(tǒng)存儲裝置領(lǐng)域，具體涉及用于管理存儲 裝置容量使用的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
由于信息的價值和使用的不斷增長，個人和商務(wù)都在尋找處理和存儲信 息的更多的方法。用戶的一個可選途徑是信息處理系統(tǒng)。信息處理系統(tǒng)通常 為商業(yè)、個人或者其它目的來處理、編輯、存儲和/或傳輸信息或數(shù)據(jù)，從而 允許用戶利用信息的價值。由于不同的用戶或不同的應(yīng)用對技術(shù)和信息的處 理需求與要求各不相同，信息處理系統(tǒng)也會視處理什么信息，怎樣處理信息， 處理、存儲或傳輸多少信息，以及怎樣快速和有效地處理、存儲或傳輸信息 而有所不同。信息處理系統(tǒng)變化多種多樣使得信息處理系統(tǒng)可以通用或者為 特定的用戶或用途配置使用，如金融交易處理、航班預(yù)定、企業(yè)資料存儲或 者全球通信。另外，信息處理系統(tǒng)可以包括為處理、存儲和傳輸信息而配置 的多種硬件和軟件組件，還可能包括一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng) 以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
因為企業(yè)它們對信息處理系統(tǒng)的信任增加，所以它們趨于建立管理存儲 信息的數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心由信息技術(shù)專業(yè)人員操作。 一般的數(shù)據(jù)中心包 含管理與分散客戶通信的服務(wù)器信息處理系統(tǒng)和存儲企業(yè)信息的多個存儲
裝置(plural storage device)。存儲裝置通常是與管理裝置和網(wǎng)絡(luò)連接的硬盤 驅(qū)動器，如RAID結(jié)構(gòu)或存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)。集中存儲能幫助保護(hù)信息 不被物理干擾，如使用備用電源和像黑客攻擊這樣的惡意攻擊。具有集中存 儲的數(shù)據(jù)中心存在兩個問題，即信息處理系統(tǒng)的電源損耗和信息處理系統(tǒng)的
冷卻。把存儲裝置整理到單獨的電源池有助于減少能量損耗，減少所需用來 支持企業(yè)存儲需求的存儲裝置的總數(shù)有助于冷卻。
雖然整理存儲裝置有助于減少在未配置區(qū)域的未使用存儲容量，每個存 儲裝置仍然通常在配置區(qū)域至少有一些未使用的存儲容量。在配置區(qū)域的未 使用的存儲容量經(jīng)常導(dǎo)致存儲裝置基于期望的存儲需要被劃分成邏輯分區(qū)
或邏輯巻時超時。例如， 一些數(shù)據(jù)中心使用自動精簡配置(thin provision) 以給客戶分配存儲裝置的分區(qū)或巻?？蛻舯桓嬷蟮拇鎯θ萘渴强捎?的，然而，存儲裝置僅僅配置了所要求容量的一部分。然后存儲裝置監(jiān)控客 戶對配置存儲的使用，從而當(dāng)配置量接近全部使用時增加實際的存儲容量。 自動精簡配置允許數(shù)據(jù)中心使存儲裝置的購買延遲到直到配置地存儲開始 裝滿時，從而有助于減少獲得的存儲的成本，然而，自動精簡配置仍然在存 儲裝置的配置區(qū)域留下了未使用的存儲容量。已配置但未使用的容量沒有實 際地為終端用戶實現(xiàn)存儲功能，卻消耗了數(shù)據(jù)中心的電源和冷卻資源。換句 話說，存儲裝置在數(shù)據(jù)中心運行時有未存儲信息的配置部分。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要有管理存儲裝置容量使用的系統(tǒng)和方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法可以充分減少以上 用于管理存儲裝置容量使用的系統(tǒng)和方法相關(guān)的缺點和問題。未使用的容量 從多個存儲裝置被整理到所有存儲裝置中的部分存儲裝置。有未使用容量的 存儲裝置會關(guān)閉電源，直到需要容量來存儲信息，從而節(jié)省了能量。
更具體地，存儲管理器管理多個存儲裝置中信息的存儲，該多個存儲裝 置例如存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或RAID結(jié)構(gòu)。與存儲管理器相關(guān)的整理引擎自動 整理在多個存儲裝置中已使用的和未使用的容量，電源管理器關(guān)閉只有未使 用容量的存儲裝置的電源。已使用的容量包括一些作為緩存的未使用的存儲
來存儲來自連接的信息處理系統(tǒng)的信息。整理引擎以預(yù)定的最小存儲容量閾 值監(jiān)控緩存，從而使得當(dāng)緩存達(dá)到閾值時電源管理器重新啟用已關(guān)閉電源的 存儲裝置。整理過程分別整理在每一個存儲裝置中已使用的和未使用的容 量，然后傳送己使用的容量到預(yù)定數(shù)量的存儲裝置來存儲該已使用的容量。 例如，整理過程用自動精簡配置周期性地重新配置存儲裝置，從而關(guān)閉只有 未使用容量的存儲裝置的電源來保存能量。
本發(fā)明提供很多重要的技術(shù)優(yōu)勢。 一個重要技術(shù)優(yōu)勢的示例是通過將已 配置但未使用的容量整理到可以關(guān)閉電源的存儲裝置中來管理存儲裝置的 容量使用，從而減少運行在數(shù)據(jù)中心的存儲裝置的數(shù)目。關(guān)閉存儲裝置的電 源減少了數(shù)據(jù)中心的電能消耗，并減少了數(shù)據(jù)中心需要的冷卻量。因為當(dāng)將 信息存儲在配置存儲容量中的需求增加時，存儲裝置可以快速恢復(fù)到操作狀 態(tài)，所以關(guān)閉有未使用容量的存儲裝置的電源對數(shù)據(jù)中心操作產(chǎn)生最小的影 響。


通過參考附圖，本發(fā)明可以更好地得到理解，以及本發(fā)明的多個目的、
特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。在所有附圖中相同的附圖標(biāo)記
代表相同或相似的元件。
圖1示出了通過存儲管理器與信息處理系統(tǒng)連接的存儲裝置的框圖； 圖2示出了由整理引擎管理的用來減少存儲信息所需的存儲裝置的數(shù)量
的存儲裝置的框圖3示出了用于整理存儲在多個存儲裝置的信息的過程的流程圖；以及 圖4示出了用于監(jiān)控存儲裝置上觸發(fā)已關(guān)閉的存儲裝置啟動的預(yù)定緩存
器的過程的流程圖。
具體實施例方式
將多個存儲裝置的信息整理到所有存儲裝置的部分存儲裝置中，使得信 息處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心通過減少用于存儲給定信息量的存儲裝置的數(shù)量來減 少能量損耗。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，信息處理系統(tǒng)為了商業(yè)、學(xué)術(shù)、控制或 其它目標(biāo)可以包括任何可以操作的手段或手段的集合來計算、分類、處理、 傳輸、接收、獲得、發(fā)出、轉(zhuǎn)換、存儲、顯示、顯現(xiàn)、檢測、記錄、再生產(chǎn)、 操作或者利用任何形式的信息、情報或數(shù)據(jù)。例如，信息處理系統(tǒng)可以是個 人計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲裝置或者任何其它適合的裝置，并且大小、形狀、性能、
功用和價格可以不同。該信息處理系統(tǒng)可以包括隨機(jī)存儲器(RAM)、 一個 或多個處理設(shè)備，如中央處理器(CPU)或硬件或軟件控制邏輯、ROM和/ 或其它類型的非易失性存儲器。該信息處理系統(tǒng)的附加組件可以包括一個或 多個磁盤驅(qū)動器、與外部設(shè)備通信的一個或多個網(wǎng)絡(luò)端口以及各種輸入和輸 出(I/0)裝置，如鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器。該信息處理系統(tǒng)也可以包括一條或多 條總線用于在不同的硬件組件之間傳輸通信。
參照圖1,該框圖描述了通過存儲管理器14與信息處理系統(tǒng)12連接的 存儲裝置10。例如，存儲管理器14是通過光纖通道網(wǎng)絡(luò)與存儲裝置10傳輸 信息的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制器。另一個示例是，存儲管理器14是通過鏈狀結(jié) 構(gòu)協(xié)調(diào)與存儲裝置IO傳輸信息的RAID或JBOD控制器。例如，在硬盤驅(qū) 動或其它類型的非易失性存儲裝置中存儲裝置IO被分成邏輯巻11。信息處 理系統(tǒng)12是與存儲裝置IO相配合來通過網(wǎng)絡(luò)接口寫入和獲得信息的服務(wù)器 或客戶機(jī)系統(tǒng)。在一種實施方式中，存儲裝置10被配置有指定的信息處理 系統(tǒng)12所使用的邏輯部分或邏輯巻11。如圖1所示，所有存儲裝置10起作 用并且打開電源時，存儲管理器14分配信息并存儲到每一個存儲裝置10。 存儲裝置10中的劃有陰影線的區(qū)域表示每一個邏輯巻11中已使用的容量。 每一個邏輯巻11中沒有被陰影線覆蓋的區(qū)域是空閑的，可以存儲信息。
現(xiàn)在參照圖2，該框圖描述了被整理引擎16管理的用來減少存儲信息所 需存儲裝置10的數(shù)量的存儲裝置10。整理引擎16在存儲裝置10中已配置 的數(shù)據(jù)分區(qū)11尋找未使用的區(qū)域，并把這些未使用區(qū)域集中到一個或多個 存儲裝置10中。當(dāng)整理引擎16識別出只具有未使用容量的存儲裝置10時， 電源管理器18就關(guān)閉這些存儲裝置10的電源，直到存儲管理器14需要所 述存儲容量。圖2中，未使用的容量用6個關(guān)閉電源的存儲裝置IO表示， 這些未使用的容量是在沒有對信息處理系統(tǒng)12的指示的情況下由電源管理 器18打開和關(guān)閉電源從而使未使用的足夠緩存可用來存儲信息。供電的存 儲裝置IO繼續(xù)有一些空閑區(qū)域，所述空閑區(qū)域用每一個邏輯巻11中沒有劃 陰影線的區(qū)域表示，然而，存儲裝置10的大部分被用來存儲信息，該存儲 信息的部分用每一個邏輯巻11中劃有陰影線的更大的區(qū)域表示。例如，自 動精簡配置技術(shù)被用于關(guān)閉未使用的存儲裝置的電源從而減少了能量損耗。 性能管理器20監(jiān)控一個或多個性能參數(shù)，如I/0性能，以及修改已使用容 量的整理來維持所要求的參數(shù)，如數(shù)據(jù)獲取速度。例如，性能管理器20可 以指示整理引擎16用附加的存儲裝置來存儲信息，從而有足夠的存儲容量 可以用來滿足性能參數(shù)。
參照圖3，該流程圖描述了整理存儲在多個存儲裝置的信息的過程。該 過程開始于步驟22，加載存儲裝置的第一個邏輯巻。在步驟24中，確定是 否加載的巻具有可識別的格式，如NTFS、 NFS、 EXT3或者其它可識別的格 式。如果格式不可識別，就回到步驟26來加載下一個巻。如果加載的巻被 識別，過程繼續(xù)到步驟28來識別加載的巻的已使用的和未使用的容量區(qū)域。 在步驟30中，已使用的容量被整理成連續(xù)的存儲塊，而將未使用的容量也 隔離成連續(xù)塊?？梢愿淖冞B續(xù)存儲塊的的整理區(qū)域來適于管理員設(shè)置最小參 數(shù)，如為I/0參數(shù)和可靠性設(shè)置最小參數(shù)，好像RAID標(biāo)準(zhǔn)一樣。在步驟32 中，容量未使用的緩存被加到容量已使用的連續(xù)塊，用于存儲信息的短期擴(kuò)
充。管理員可以設(shè)置留出的用于處理短期擴(kuò)充需要的緩存量來適應(yīng)不同的環(huán)
境。在步驟34中，確定現(xiàn)在是否有更多巻，如果是，過程回到步驟26來加 載下一個巻。
當(dāng)所有單個的邏輯巻被加載并且具有有整理過的已使用的容量時，過程 從步驟34繼續(xù)到步驟36。在步驟36中，確定驅(qū)動器數(shù)目，所述驅(qū)動器需要 用來給步驟30和32中確定的已使用容量和短期緩存提供存儲容量，并且存 儲裝置被配置用于存儲己使用容量和短期緩存。在步驟38中，所有己使用 的容量被轉(zhuǎn)移到在步驟36中被識別的幾個存儲裝置中，從而使余下的存儲 裝置只有未使用的容量。在步驟40中，只有未使用容量的存儲裝置被關(guān)閉 電源從而減少能量損耗。在步驟42中，過程進(jìn)入預(yù)定時間周期的睡眠階段， 然后再從步驟22重新開始，這樣可以周期性地和自動地分析存儲裝置來整 理未使用的容量，因此節(jié)省了能量。
現(xiàn)在參照圖4，該流程圖描述了監(jiān)控存儲裝置上用來觸發(fā)已關(guān)閉電源的 存儲裝置使其打開電源的預(yù)定緩存的過程。該過程開始于步驟44，加載邏輯 巻。在步驟46中，確定剩余空閑緩存空間的大小。在步驟48中，將確定的 空閑緩存空間大小與預(yù)定閾值緩存空間比較來確定是否有足夠的緩存可用 來存儲信息。如果空閑緩存空間大于預(yù)定閾值，過程返回到步驟44。如果空 閑緩存空間小于預(yù)定閾值，過程繼續(xù)到步驟50來打開一個或更多被關(guān)閉電 源的存儲裝置的電源，使得有足夠的空閑緩存空間可用。在步驟52中，從 關(guān)閉電源的存儲裝置的區(qū)域分配空閑緩存空間。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解在不偏離如附加的權(quán)利要 求所規(guī)定本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作出不同的變化、替代和改造。
權(quán)利要求
1.一種用于存儲信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個存儲裝置，每一個存儲裝置用于存儲信息；與所述多個存儲裝置連接的存儲管理器，該存儲管理器用于管理所述存儲裝置上的信息存儲；與所述存儲管理器連接的整理引擎，該整理引擎用于把所述多個存儲裝置的未使用存儲容量整理到一個或多個存儲裝置；以及與所述存儲管理器連接的電源管理器，該電源管理器用于關(guān)閉具有未使用容量的一個或多個存儲裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述存儲裝置包括硬盤驅(qū)動器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述整理引擎還用于監(jiān)控所述存儲裝置以保留至少預(yù)定緩存來存儲信 息；以及如果存在少于所述預(yù)定緩存的緩存，所述電源管理器用于重啟具有未使 用容量的被關(guān)閉的存儲裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述整理引擎連接的性能 管理器，所述性能管理器用于管理存儲信息的整理來滿足一個或多個預(yù)定參 數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定參數(shù)包括所述存儲信息的 信息獲取時間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述性能管理器進(jìn)一步包括測量一 個或多個存儲裝置的I/O性能的工具。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述存儲管理器包括存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述存儲管理器包括RAID控制器。
9. 一種用于在多個存儲裝置中存儲信息的方法，該方法包括 識別具有己使用和未使用存儲容量的每一個存儲裝置的區(qū)域； 把未使用容量整理到至少一個所述存儲裝置中；以及 關(guān)閉具有所述未使用容量的存儲裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括 監(jiān)控所述存儲裝置以檢測具有未使用容量的預(yù)定緩存；以及 開啟所述被關(guān)閉的存儲裝置來存儲信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中整理所述未使用容量進(jìn)一步包括: 將已使用的容量整理成連續(xù)的存儲塊；以及 把具有未使用容量的緩存添加到己使用容量的連續(xù)存儲塊。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中整理所述未使用容量進(jìn)一步包括: 在每個存儲裝置上將每一個存儲裝置的已使用容量整理成連續(xù)存儲塊； 確定存儲所有所述存儲裝置中的連續(xù)存儲塊所需要的存儲裝置的數(shù)量；以及將連續(xù)的信息塊傳遞到所確定的數(shù)量的存儲裝置中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述存儲裝置包括硬盤驅(qū)動器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述存儲裝置包括存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述存儲管理器包括RAID控制器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中整理所述未使用容量進(jìn)一步包括: 分析一個或多個性能參數(shù)的信息；以及 根據(jù)所述性能參數(shù)來傳遞存儲在已使用容量中的信息。
17. —種用于管理存儲裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括整理引擎，用于將存儲在所述存儲裝置的信息整理到所有存儲裝置中的 部分存儲裝置中；以及電源管理器，用于關(guān)閉不存儲信息的存儲裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述整理引擎通過以下步驟來整 理信息在每一個所述存儲裝置上將存儲在每一個所述存儲裝置上的信息整理 成連續(xù)塊；確定具有容量來存儲所述連續(xù)塊的存儲裝置的數(shù)量；以及 將所述連續(xù)塊傳遞到所確定的數(shù)量的存儲裝置中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述整理引擎還用于監(jiān)控所述存 儲裝置以檢測具有未使用容量的預(yù)定緩存，并響應(yīng)于所述預(yù)定緩存的檢測來 重啟被關(guān)閉的存儲裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述存儲裝置是硬盤驅(qū)動器。
全文摘要
一種用于管理存儲裝置容量使用的系統(tǒng)和方法，通過把存儲信息整理到所有多個存儲裝置中的部分存儲裝置中并且關(guān)閉不再存儲信息的存儲裝置來管理信息處理系統(tǒng)存儲裝置，從而減少能量損耗。如果在所述存儲裝置中檢測到具有未使用容量的預(yù)定緩存，就給被關(guān)閉的存儲裝置供電來存儲附加的信息。整理所述存儲裝置來維持所要求的性能參數(shù)，如通過監(jiān)控存儲在活動存儲裝置的信息的I/O性能。
文檔編號G06F3/06GK101369219SQ200810146230
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者S·阿林頓, W·P·道金斯 申請人:戴爾產(chǎn)品有限公司