CN101520688A

CN101520688A - 一种数据存储方法、装置及系统

Info

Publication number: CN101520688A
Application number: CN200910119778A
Authority: CN
Inventors: 孔晗; 周彬
Original assignee: Huawei Symantec Technologies Co Ltd
Current assignee: Chengdu Huawei Technology Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: CN101520688B

Abstract

本发明实施例公开了一种数据存储方法、装置及系统。一种数据存储方法包括：在系统非空闲时段，对预先划分的活动域节点与休眠域节点进行数据读写操作；在系统空闲时段，对所述预先划分的活动域节点进行数据读写操作；其中，所述休眠域节点在系统非空闲时段处于标准工作状态，在系统空闲时段处于低功耗状态。以上技术方案，在系统空闲时段，读写操作仅针对活动域节点进行，休眠域节点处于低功耗状态，在满足数据访问需求的前提下，可以有效地降低系统的整体功耗。

Description

一种数据存储方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，特别是涉及一种数据存储方法、装置及系统。

背景技术

随着信息化社会的不断发展，全球数字化信息量近年来增长迅速。信息量的增长，对数据存储系统也提出了更高的要求，在提供高容量存储空间的基础上，还要进一步提高数据的可靠性及访问性能。

现有技术中，比较常用的方法是通过建立多磁盘存储系统来提高数据的可靠性或读写性能。例如RAID(Redundant Array of Independent Disk，独立冗余磁盘阵列)技术，就是将多块独立的硬盘通过RAID控制器结合为一个存储系统，数据分别存储于各块独立的硬盘上。一方面，冗余的数据可以保证数据的可靠性，另一方面，RAID系统可以提供对多块硬盘的并发操作以获得更高的数据带宽，提高数据的访问性能。

通过对现有技术的研究，发明人发现：多磁盘存储系统在提高数据的可靠性和访问性能的同时，也带来了系统的能耗增加。仍以RAID为例，RAID是靠多块硬盘的协同工作来提高可靠性或读写性能的，因此在系统的工作过程中，每块硬盘基本都是长期处于活动状态，这种情况下，系统的硬盘数量越多，其总耗电量也会相应地增长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种数据存储方法、装置及系统，以降低多磁盘存储系统的功耗，技术方案如下：

本发明实施例提供一种数据存储方法，包括：

在系统非空闲时段，对预先划分的活动域节点与休眠域节点进行数据读写操作；

在系统空闲时段，对所述预先划分的活动域节点进行数据读写操作；

其中，所述休眠域节点在系统非空闲时段处于标准工作状态，在系统空闲时段处于低功耗状态。

本发明实施例还提供一种数据存储系统控制装置，包括：

节点状态控制单元，用于在系统非空闲时段，将系统的休眠域节点切换为标准工作状态；在系统空闲时段，将系统的休眠域节点切换为低功耗状态；

非空闲时段读写控制单元，用于在系统非空闲时段，对活动域节点与休眠域节点进行数据读写操作；

空闲时段读写控制单元，用于在系统空闲时段，对活动域节点进行数据读写操作。

本发明实施例还提供一种数据存储系统，包括节点管理装置和至少两个存储节点以及上述的数据存储系统控制装置；

所述节点管理装置，用于将所述存储节点划分为活动域节点和休眠域节点；

所述数据存储系统控制装置，用于根据所述节点管理装置的对所述存储节点的划分情况，控制所述存储节点的工作状态及数据读写操作。

以上技术方案，将系统中的存储节点划分为活动域节点和休眠域节点，在系统空闲时段，读写操作仅针对活动域节点进行，休眠域节点处于低功耗状态，在满足数据访问需求的前提下，可以有效地降低系统的整体功耗。

附图说明

图1为本发明实施例数据存储系统的结构示意图；

图2为本发明实施例在非空闲时段数据写入的示意图；

图3为本发明实施例在空闲时段数据写入的示意图；

图4为本发明实施例数据移动的示意图；

图5为本发明实施例存储系统控制装置的一种结构示意图；

图6为本发明实施例存储系统控制装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

首先对本发明实施例的一种数据存储方法进行说明，包括：

预先将系统中的存储节点划分为活动域节点和休眠域节点；其中，所述休眠域节点在系统非空闲时段处于标准工作状态，在系统空闲时段处于低功耗状态；

在系统非空闲时段，对所述活动域节点与所述休眠域节点进行数据读写操作；

在系统空闲时段，对所述活动域节点进行数据读写操作。

虽然多数存储系统都是需要长期处于运行状态的，但是在实际应用中，很多存储系统的数据访问都呈周期性变化的特点，例如，企业内部数据服务器在非工作时段的数据访问量明显高于工作时段，网站服务器在凌晨时段的数据访问量明显低于白天。根据上述特点，可以将存储系统的运行时间划分为非空闲时段和空闲时段。在非空闲时段，令系统中的存储节点都处于标准工作状态，以提供较高的访问性能及数据可靠性；而在空闲时段，可以将一部分存储节点切换为低功耗状态。这样，在满足数据访问需求的前提下，实现了整个存储系统功耗的优化控制。

下面结合附图，对本发明的实施例作进一步的详细说明。

图1所示为本发明实施例数据存储系统的结构示意图，该系统包括：

控制装置110、节点管理装置120和至少两个存储节点。

本发明实施例中所述的存储节点110，可以是磁盘、也可以是磁盘阵列子系统，或者是其他形式的具有完整数据存储功能的功能单元。

节点管理装置120，用于将存储节点划分为活动域节点和休眠域节点。

控制装置110，用于根据节点管理装置的对存储节点的划分情况，控制所述存储节点的工作状态及数据读写操作。

其中，活动域节点是在非空闲时段和空闲时段都处于标准工作状态的节点；而休眠域节点是在非空闲时段处于标准工作状态、在空闲时段处于低功耗状态的节点。

上述的低功耗状态，可以是待机、休眠或关闭等状态，在实际应用中，可以根据需求，选择具体的低功耗状态形式，例如，关闭状态可以实现最低的存储节点功耗，而待机状态或休眠状态虽然在功耗上略高于关闭状态，但是能够实现较快的标准/低功耗状态的切换速度，并且可以避免频繁开闭对磁盘所造成的损害。应该说明的是，无论节点处于何种具体的低功耗状态形式，其功耗都远远低于标准工作状态下的功耗，因此在空闲时段，整个系统的功耗将会明显降低。

一般来说，活动域节点和休眠域节点中的数据应该是一致的，以保证用户即使在空闲时段也能够访问到完整的数据。但是，根据存储系统的具体应用，也可以有其他的划分方式，例如，可以将平均数据访问频率低于一定阈值的节点设置为休眠域节点，也可以将用于存放校验信息节点设置为休眠域节点，等等。

节点管理装置可以为所划分的活动域节点和休眠域节点各分配一类标识，并对所有节点的标识统一进行记录。例如，以标识“0”代表活动域节点，以标识“1”代表休眠域节点，记录方式可以如表1所示：

节点	节点类别
节点	节点类别	1	0
2	1	1	0
2	1	3	0
……	……	3	0

表1

控制装置通过查询上述记录，即可了解存储系统中各个节点当前属于哪一类域，并进一步对属于不同域的节点执行不同的操作。

存储系统运行一段时间后，节点管理装置还可以重新对存储节点进行划分。例如，在系统由空闲时段切换至非空闲时段之后，将原活动域节点设置为休眠域节点，将原休眠域节点设置为活动域节点，以均衡各个存储节点的使用频率，避免处于活动域的节点因使用频率高而提前损坏。

本发明实施例所提供的数据存储系统，在数据访问量较小的空闲时段，将一部分存储节点切换为低功耗状态，可以满足数据访问需求的前提下，避免这部分存储节点一直处于高功耗的标准工作状态。此外，由于实际工作的节点数量减少，因此对存储系统的CPU负荷要求也下降了，可以通过降低CPU频率或降低系统散热风扇转速等方法使整个系统的功耗进一步降低。

下面分别对存储系统在不同时段下的工作机制进行说明：

1)非空闲时段：

在非空闲时段，活动域节点与休眠域节点均处于标准工作状态，此时对于活动域节点与休眠域节点都可以进行数据读写操作。

参见图2所示，在本发明的优选实施方式中，当接收到数据写入指令时，可以将待写入数据分别写入活动域节点与休眠域节点中去(图中的黑色圆点代表写入的数据)，以保证数据的可靠性。

本领域技术人员可以理解，如果在每个域中存在多个节点，则还可以在每个域中，以镜像、分块以及附加数据校验等方式写入数据，以进一步提高数据的可靠性以及读写性能。

相应地，当接收到数据读取指令时，可以从活动域节点与休眠域节点并发读取数据，例如采用类似RAID的机制，分别从活动域节点与休眠域节点读取一段数据的各个数据分块，以突破单个节点在数据读取速率上的瓶颈，提高整个系统的数据读取性能。

2)空闲时段：

在空闲时段，活动域节点仍然处于标准工作状态，而休眠域节点处于低功耗状态，此时仅对活动域节点进行读写操作。

参见图3所示，在本发明的优选实施方式中，如果系统中的休眠域节点大于一个，则在空闲时段，接收到数据写入指令时，可以将待写入数据分别写入不同的休眠域节点，以保证数据在空闲时段的可靠性。

此外，当系统由空闲时段切换至非空闲时段时，首先将休眠域节点由低功耗状态切换为标准工作状态。此时可以对活动域节点和休眠域节点的数据进行同步，例如，将在空闲时段写入活动域节点的数据，复制到休眠域节点中去。或者，如果在空闲时段向不同的活动域节点写入了相同的数据，则可以将写入某个活动域节点的数据，移动至休眠域节点。如图4所示，在空闲时段，同一数据被写入活动域节点1和活动域节点2以保证该数据在空闲时段的可靠性，当休眠域节点恢复标准工作状态后，可以将之前写入节点2的数据移动到休眠域节点3中，由处于不同域的节点1和3来继续保证该数据的可靠性，另一方面，也可以令两个域的数据保持同步。

需要说明的是，上述的数据写入操作，具体是针对向存储节点添加数据的情况而言，本领域技术人员可以理解，本发明实施例中所述的写入操作，可以包括数据的添加、删除、修改等会令存储节点中的数据发生变化的操作，而相应的数据同步操作在细节上略有不同，在本说明书中不一一赘述。

通过上面的描述可以发现，在系统空闲时段，休眠域节点可以停止运行，而活动域节点则要一直维持工作状态，这种情况可能导致活动域节点先于休眠域节点出现故障。为解决这个问题，在本发明的优选实施方式中，存储系统运行一段时间后，可以重新对存储节点进行划分，例如，在经过一个或多个“空闲时段—非空闲时段”周期之后，将原活动域节点设置为休眠域节点，将原休眠域节点设置为活动域节点，这样就可以均衡各个存储节点的使用频率，避免节点因长期处于活动域提前出现故障。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供一种数据存储系统控制装置，参见图5所示，包括：

节点状态控制单元510，用于在系统非空闲时段，将系统的休眠域节点切换为标准工作状态；在系统空闲时段，将系统的休眠域节点切换为低功耗状态；

非空闲时段读写控制单元520，用于在系统非空闲时段，对活动域节点与休眠域节点进行数据读写操作；

空闲时段读写控制单元530，用于在系统空闲时段，对活动域节点进行数据读写操作。

参见图6所示，上述的装置还可以进一步包括：

数据同步单元540，用于当系统由空闲时段切换至非空闲时段时，对活动域节点和休眠域节点的数据进行同步。

其中，非空闲时段读写控制单元520可以包括：

第一写入子单元，用于当接收到数据写入指令时，将待写入数据分别写入所述活动域节点与所述休眠域节点；

第一读取子单元，用于当接收到数据读取指令时，从所述活动域节点与所述休眠域节点并发读取数据。

空闲时段读写控制单元530可以包括：

第二写入子单元，用于当接收到数据写入指令时，将待写入数据分别写入不同的活动域节点；

第二读取子单元，用于当接收到数据读取指令时，从活动域节点读取数据。

如果第二写入单元将待写入数据分别写入不同的活动域节点，则数据同步单元540，具体可以用于当系统由空闲时段切换至非空闲时段时，将在系统空闲时段写入某个活动域节点的数据，移动至休眠域节点。

对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1、一种数据存储方法，其特征在于，包括：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对活动域节点与休眠域节点进行数据读写操作，包括：

当接收到数据写入指令时，将待写入数据分别写入所述活动域节点与所述休眠域节点；

当接收到数据读取指令时，从所述活动域节点与所述休眠域节点并发读取数据。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当系统由空闲时段切换至非空闲时段时，对所述活动域节点和所述休眠域节点的数据进行同步。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对活动域节点进行数据读写操作，包括：

当接收到数据写入指令时，将待写入数据分别写入不同的所述活动域节点。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对活动域节点和休眠域节点的数据进行同步，包括：

将在系统空闲时段写入第一活动域节点的数据，移动至休眠域节点，

所述第一活动域节点为，所述不同的活动域节点中的一个节点。

6、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

系统由空闲时段切换至非空闲时段之后，将原活动域节点设置为休眠域节点，将原休眠域节点设置为活动域节点。

7、一种数据存储系统控制装置，其特征在于，包括：

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

数据同步单元，用于当系统由空闲时段切换至非空闲时段时，对所述活动域节点和所述休眠域节点的数据进行同步。

9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述非空闲时段读写控制单元包括：

10、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述空闲时段读写控制单元包括：

第二写入子单元，用于当接收到数据写入指令时，将待写入数据分别写入不同的所述活动域节点；

第二读取子单元，用于当接收到数据读取指令时，从所述活动域节点读取数据。

11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述数据同步单元，用于当系统由空闲时段切换至非空闲时段时，将在系统空闲时段写入第一活动域节点的数据，移动至休眠域节点，

12、一种数据存储系统，其特征在于，包括节点管理装置和至少两个存储节点以及如权利要求7至11任一项所述的数据存储系统控制装置；

13、根据权利要求12所述的系统，其特征在于，

所述节点管理装置，还用于在系统由空闲时段切换至非空闲时段之后，将原活动域节点设置为休眠域节点，将原休眠域节点设置为活动域节点。