CN101676857B - 存储系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种存储系统。该存储系统包括：多个磁盘设备，存储从主机计算机接收的数据；多个非易失性设备，存储从主机计算机接收的数据；以及处理单元，控制从主机计算机到与多个磁盘设备和多个非易失性设备相对应的多个逻辑卷的读/写请求，并且管理与多个逻辑卷相对应的多个磁盘设备和多个非易失性设备的存储层和多个磁盘设备和多个非易失性设备的每一个的属性信息之间的关系，其中处理单元基于用户策略将存储层的第一存储层确定为源存储层，以及将存储层的第二存储层确定为目的存储层，并且基于用户策略将存储在第一存储层的至少一个逻辑卷中的数据转移到第二存储层的至少一个逻辑卷。

Description

存储系统
本中请为2006年6月29日递交的、申请号200610094311.4、发明名称为“存储控制装置、数据管理系统及数据管理方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于减少将数据存储在至少一个硬盘设备以及其它存储介质的存储控制装置中的功率消耗的技术。
背景技术
近来，在诸如数据中心之类的信息商务的现场，减少存储系统(存储控制装置和硬盘设备等的总称)中的TCO(Total Cost of Ownership，整体拥有成本)一直被认为更为重要。此外，需要长期且安全地存储数据。例如，依照诸如个人信息保护法之类的法律规定，日本的金融机构和医疗机构必须积累它们的文件数据而不删除。
在这种背景基础上，存储系统应高度可靠且大容量。一般，在使用硬盘驱动器(在下文称为HDD)的具有大容量的存储系统中，功率消耗与存储介质容量成比例增长。具体地，具有大容量存储系统会导致包括电费在内的TCO的增长。
鉴于上述缺点，当需要积累大量的信息，如有必要，需要长期保存该数据信息时，考虑到对存储的数据的各种要求，通过恰当地将数据存储在一个合适的存储位置，可以有效地减少整个存储系统的TCO，尤其是由功率消耗量代表的运行成本。
另外，近来，作为非易失性存储器，闪存器一直受到关注。一般地，与HDD相比，闪存器减小功率消耗至几十分之一，并可以提供高速读取。由于没有HDD所需的驱动机构，闪存器可以小型化，并一般具有高的抗故障性。
然而，由于用于保存信息的单元的物理特性，闪存器有写入次数的限制。为了应对该限制，通过采用所谓的平均读写(WARE LEVELING)调整，其中提供一种控制来保持单元位置和上位设备表示的地址的对应，并使写入各个单元的次数平均，来提高了闪存器的可重写次数。
在下文中，作为保持信息的元件而使用的闪存器、将包括用于进行平均读写调整和对于上位设备的协议处理的机构的闪存器称为“闪存器设备”。
尽管在元件级的存储区域的分布方面，上述技术在对闪存器设备的写入次数的限制方面提高了效率，但是，闪存器设备的写入次数的限制依然存在。闪存器有另一缺点，即当需要在写入新数据前删除数据时，写入速度降至与HDD相同的速度。
为了将具有上述特性的闪存器应用于存储系统，作为传统技术中对所存储的数据的各种要求，从写入性能以及可靠性或成本的观点出发，在专利文献1(见以下专利文献1)中公开了在适当的存储位置存储数据的技术。
为了实现较低功率消耗的存储系统，介绍了与MAID(Massive Array ofIdleDisks，大规模非活动磁盘阵列)相关的技术，如在美国专利申请公开号为2004/0054939和专利文献2(见以下的专利文献2)中所公开的技术。
然而，因为专利文献1中公开的技术未考虑到各个存储介质间的重写次数、写入速度和功率消耗的差异，所以对整个存储系统进行适当的控制存在很多困难。在美国专利申请公开号为2004/0054939和专利文献2中的存储系统中，MAID的可应用目的地受到限制，因此，在更低系统功率消耗和系统的高性能的维持两者间保持折衷存在很多困难。
专利文献1：John Wilkes，Richard Golding，Carl Staelin，and Tim Sullivan，″The HP AutoRAID hierarchical storage system″，Transactions on ComputerSystems(TOCS)archive，America，ACM(Association for Computing Machinery)，February 1996，Volume 14，Issue 1，ISSN：0734-2071，Pages：108-136
专利文献2：Dennis Colarelli，Dirk Grunwald，and Michael Neufeld，″TheCase for Massive Arrays of Idle Disks(MAID)″，[online ]，January 7，2002，USENIX(U.S.A.)，(Searched on August 5，2005)
<URL:http://www.usenix.org/publications/library/proceedings/fast02/wips/colarelli.pdf>
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于，在存储系统的低功率消耗和高性能的维持之间实现成功的平衡。
本发明涉及一种存储系统。该存储系统包括：多个磁盘设备，存储从主机计算机接收的数据；
多个非易失性设备，存储从主机计算机接收的数据；以及
处理单元，控制从主机计算机到与多个磁盘设备和多个非易失性设备相对应的多个逻辑卷的读/写请求，并且管理与多个逻辑卷相对应的多个磁盘设备和多个非易失性设备的存储层和多个磁盘设备和多个非易失性设备的每一个的属性信息之间的关系，
其中处理单元基于用户策略将存储层的第一存储层确定为源存储层，以及将存储层的第二存储层确定为目的存储层，并且基于用户策略将存储在第一存储层的至少一个逻辑卷中的数据转移到第二存储层的至少一个逻辑卷。
在结合附图阅读下面的说明书和权利要求的基础上，本发明的其它方面、特征以及优点将会变得更为明白。
附图说明
图1是表示根据包括存储系统S的本发明的一个实施方式的整体构成的框图。
图2是表示通道控制单元104的结构的框图。
图3是表示FM控制单元106的结构的框图。
图4是表示FM控制单元106的另一结构的框图。
图5是表示FM控制单元106的另一结构的框图。
图6是表示存在多个存储控制装置101的整体构成的一个说明例中的信息流的图。
图7是表示逻辑卷管理表700的一个例子的图。
图8是表示使用状态管理表800的一个例子的图。
图9是表示读/写次数管理表900的一个例子的图。
图10是表示设备类型管理表1000的一个例子的图。
图11A是表示MP单元220在HDD110和FM控制单元106的FM 306之间进行数据转移的判定处理的一个例子的流程图。
图11B是表示用于在HDD110和FM控制单元106中的FM 306之间进行数据转移的判定处理的一个例子的流程图。
图12是表示当在数据转移操作期间从主机102收到读请求时，MP单元220的处理的一个例子的流程图。
图13时表示当在数据转移操作期间，从主机102接收到写请求时，MP单元220的处理一个例子的流程图。
图14是表示在通过使用图6中所示的管理终端601，对整个存储系统S进行功率消耗管理的情况下所使用的整体信息表1400的一个例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对如下根据本发明的一个实施方式的存储系统S进行详细说明。
图1是表示包括一个存储系统的本发明的一个实施方式的整体结构的轮廓的框图。存储系统S包括存储控制装置101和HDD(硬盘驱动器)110。存储控制装置101通过通道114，经过由SAN开关等构成的SAN(Storage AreaNetwork存储区域网络)103，连接到一个或多个主机102(图中为两个)。
存储控制装置101还经由磁盘侧通道111与存储数据的多个HDD 10相连。存储控制装置101包括：多个通道控制单元(连接单元)104，多个高速缓冲存储器(存储器单元)113，控制信息存储区(存储器单元)117，多个磁盘控制单元(连接单元)105，多个FM控制单元106，以及经内部通路115将上述组件互相连接的相互接合网络107。
通道控制单元104，通过通道114从主机102接收I/O请求，并解释该I/O请求的请求类型(例如，用于将数据读写到HDD 110上的读/写请求)或其目标地址，以便对该请求进行适当的处理。
高速缓冲存储器113临时存储将要存储在HDD110和FM控制单元106内的闪存器306(非易失性存储介质：后述)上的数据，或将要发送至主机102的数据。控制信息存储区117是在存储系统S上存储控制信息的区域，其包括存储器如RAM(Random Access Memory，随机存储器)。
通过根据要存储的信息类型准备物理上不同的存储器，或通过向其分配逻辑上不同的区域，高速缓冲存储器113和控制信息存储区117可以独立使用。
磁盘控制单元105，响应来自通道控制单元104的请求，通过磁盘侧通道111对HDD 110进行控制，实施由主机102请求的数据获取或数据存储。此时，磁盘控制单元105根据RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks(廉价磁盘冗余阵列)：管理多个HDD的技术)对HDD 100进行控制，以便提高存储系统S的可靠性、可用性和性能。
FM控制单元106对闪存器306(在图3中进一步详述)或存储系统S内的闪存器设备(图4和图5中进一步详述)进行控制。FM控制单元106响应来自通道控制单元104等的请求，在闪存器306或闪存器设备中，进行由主机102请求的数据获取或数据存储。此时，FM控制单元106可对闪存器设备进行RAID控制，以便提高存储系统S的可靠性、可用性和性能。
接着，参照图2，对通道控制单元104的结构进行说明(如有必要，参照图1)。图2是表示通道控制单元104的结构的框图。通道控制单元104包括：MP(微处理器)单元(处理单元)220、多个通道协议处理单元204和内部网络接口单元205。MP单元220包括多个处理器201、存储器模块202和外围处理单元203。
每个处理器201通过诸如总线之类的连接介质与外围处理单元203相连。外围处理单元203与存储器模块202相连，以便对存储器模块202进行控制。外围处理单元203还通过通信系统的总线215与通道协议处理单元204以及内部网络接口单元205相连。
外围处理单元203，从与其相连的处理器201、通道协议处理单元204以及内部网络接口单元205接收信息包(数据)。若接收到的信息包所指示的传输目的地地址存储在存储器模块202中，则进行对应于该地址的适当的处理，如有必要，将数据返回到内部网络接口单元205。若传输目的地地址是存储器模块202之外的位置地址，则外围处理单元203进行数据转发(数据传输)。通过诸如LAN(Local Area Network)之类的内部通信网络221，外围处理单元203与存储控制装置101的另一单元，诸如磁盘控制单元105相连(图6中进一步详述)。
存储器模块202具有邮箱213，用于与外围处理单元203相连的处理器201之间的通信。处理器201通过外围处理单元203访问存储器模块202，根据存储在存储器模块202中的控制程序212进行适当的处理。
存储器模块202存储着当进行DMA(Direct Memory access(直接内存访问)：不通过处理器201进行数据传输的技术)时通道协议处理单元204使用的传输列表214。通道协议处理单元204对通道114进行协议控制，将来自主机102的数据转换为协议格式，从而可以在存储系统S内对其进行处理。具体地，当通过通道114从主机102接收I/O请求时，通道协议处理单元204向处理器201通知主机号码、LUN(逻辑单元号码：HDD 110的逻辑单元的识别符，与图7中逻辑卷ID 701对应的存储区)或用于I/O请求的访问目的地地址。
响应来自通道协议处理单元204的通知，处理器201访问控制信息存储区117上的目录信息、或已在存储器模块202上复制并展开的目录信息。如果目录信息中存在I/O请求的数据必须被存储到的地址，或I/O请求的数据本身，则处理器201在存储器模块202中创建传输列表214。根据传输列表214，通道协议处理单元204进行数据传输。
如果读请求的数据不存在于高速缓冲存储器113上，而是存储在HDD 110上，则处理器201指示磁盘控制单元105以将数据存储在高速缓冲存储器113中(此操作称为“升级(staging)”)，然后根据传输列表214传输数据。
如果由主机102读请求的数据存储在闪存器上(如闪存器306：在图3至图5中后述)，则处理器201在传输列表214中设置闪存器的地址。传输列表214是高速缓冲存储器113或闪存器上的地址的列表。
当由主机102接收到写请求时，通道协议处理单元204通过内部网络接口单元205，经由内部通路115将主机102请求的数据写入对应于传输列表214中的地址的位置。当接收到来自主机102的读请求时，通道协议处理单元204从传输列表214中记载的对应地址读取数据，然后将数据返回主机102。
内部网络接口单元205，用作在通道控制单元104和另一存储系统S之间经由内部通路115进行内部通信时的接口。
尽管磁盘控制单元105和104具有大致相同的结构，但是，磁盘控制单元105，具有与控制程序212对应的部分不同的部分，具有用于和HDD110进行通信的、与通道协议处理单元204对应的部分。
需要注意的是，通道114和磁盘侧通道111可以具有彼此不同的协议。然而，在进行磁盘侧通道111上的协议处理，以使该处理可以在存储系统S内进行这一点上，磁盘控制单元105中与通道协议处理单元204对应的部分与通道控制单元104中的通道协议处理单元204相似。
如果在高速缓冲存储器113中存在数据，则处理器201根据来自通道控制单元104的请求或以一定的时间间隔，将高速缓冲存储器113中的数据写入HDD 110。如果高速缓冲存储器113中没有数据，则处理器201接收来自通道控制单元104的指示，然后根据该指示，从HDD 110读取数据，并将该数据写入高速缓冲存储器113。
处理器201访问存储在控制信息存储区117上的目录信息，以便检索由主机102请求的数据将被读出或被存储入的高速缓冲存储器113的存储地址。
当所请求的数据不在高速缓冲存储器113中时，或当为了创建空闲区域而将现有的数据存储在HDD 110中(该操作被称为“降级(destaging)”)时，磁盘控制单元105通过磁盘侧通道111控制HDD 110。此时，磁盘控制单元105可以对HDD110组进行RAID控制，从而可以提高整个HDD 110的可用性和性能。
参照图3，对FM控制单元106的结构进行说明(如有必要，参照图1和图2)。图3是表示FM控制单元106的结构的框图。FM控制单元106包括：内部网络接口单元301、进行DMA控制的DMA控制器302、非易失性存储器的存储器模块304、控制存储器模块304的存储器控制器303、作为非易失性存储元件的闪存器(FM)306、控制FM 306的存储器控制器305。
内部网络接口单元301用作经由内部通路115在FM控制单元106和另一存储控制装置101之间进行内部通信时的接口。
存储器模块304具有用于在FM控制单元106中进行DMA的传输列表308。
FM控制单元106中包含的DMA控制器302，为了在高速缓冲存储器113中创建空闲区，例如，当处理来自主机102的写请求时，根据通道控制单元104的处理器201设置的传输列表214，进行从高速缓冲存储器113到FM 306的数据传输。
存储器控制器305，根据经内部通路115来自通道控制单元104的读请求和DMA控制器302的写请求，对FM 306进行控制并存取(handle)数据。存储器控制器305在其存储区307存储关于FM 306的使用的信息。存储在存储区307的信息被用来创建使用状态管理表800(在图8中后述)。
代替使用FM306，也可以使用其它存储器，比如：铁电体存储器(使用铁电的材料的非易失性存储器：FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory，铁电随机存储器)或相变存储器(通过使用非结晶状态的变化(即，相变化)来存储数据的非易失性存储器，比如OUM(Ovonic Unified Memory，奥弗辛斯基电效应统一存储器))。
参照图4，对图3中的FM控制单元106的另一结构进行说明(见图1至图3)。图4是表示FM控制单元106的另一结构的框图。该FM控制单元106使用闪存器(FM)设备409。关于与图3相同的结构，使用相同的符号，将省略说明。
FM设备409是一存储系统，其包括：类似于图3中的FM 306的一个或多个闪存器、一个或多个存储器控制303、用于和FM协议处理单元407进行通信的通信装置(图中未示出)。
如图4所示，FM设备409存在于每个FM控制单元106中，其经连接器408和FM控制单元106可拆卸地连接。因此，当FM设备409发生故障时易于更换FM设备409。为了便于更换FM设备409，通道控制单元104的处理器201可以设置传输列表214，以使冗余结构在各个FM设备409间共享。
上述结构也使FM设备409本身可以用具有更大容量的另一设备替换。通过诸如FFS(Fast File System，快速文件系统)之类的通用协议，与FM设备409进行通信。因此，FM协议处理单元407对用于与FM设备409进行通信的格式进行转换，使其在存储控制装置101内可用。
FM协议处理单元407将关于FM设备409的使用的信息，存储在存储区410，存储在存储区410的信息被用来创建使用状态管理表800(在后面的图8中描述)。
下面，参照图5，对不同于图3和图4所示的FM控制单元106的另一结构进行说明(见图1至图4)。图5是表示FM控制单元106的另一结构的框图。MF侧通道510建立与FM设备409的连接。对于与图3或图4中使用相同附图标记的相同的结构，将省略其说明。
FM协议处理单元507与FM协议处理单元407类似地工作，在其存储区508内，存储关于与其连接的多个FM设备409的使用状态的信息。在存储区508中存储的信息用于创建使用状态管理表800(在后面的图8中描述)。
这种结构不仅带来图4中所述的FM控制单元106的特征，而且使得更多FM设备409与FM控制单元106连接，从而可以实现大容量的存储系统S。
作为图3中的FM306的一种安装方式，可以将其直接配置在基板上。在这种情况下，不需要连接器408、FM协议处理单元407和FM侧通道510，从而可以实现更小型的存储系统S。
此外，在图3中，每个存储器控制器305可以对其FM306进行平均读写调整。存储器控制器305可以收集有关在访问FM306时所发生的擦除错误发生次数和坏块数的统计信息，并将该信息存储在FM306的一部分上，或存储在另外提供的另一FM306上，其中可以设置任何单元以根据来自处理器的请求发送该统计信息。
接着，参照图6，对存储控制装置101以及其它部件中的信息流进行说明(如有必要，见图1)。图6表示存在多个存储控制装置101的情况下的整体结构的一说明性例子中的信息流。对于与图1中使用相同附图标记的相同的结构，省略其说明。
多个(图6中是2个)存储控制装置101经网络602与管理终端601相连。
管理终端601可以是普通的服务器，用于从一台或多台存储控制装置101收集内部信息，集中管理该内部信息，如：性能和功率消耗量(可以是根据存储控制装置101中各部件的基本功率消耗量，由运行中的部件的数量计算而得到的换算值)，或是关于故障信息的统计信息(在图8至图10中进一步详细说明)。
具体地，管理终端601具有诸如CPU(Central Processing Unit)之类的管理终端处理单元(图中未示出)以及诸如硬盘驱动器之类的管理终端存储单元(图中未示出)。管理终端601，作为收集信息的一个单元，经由一般的通信网络602，通过各存储控制装置101中的管理单元603，访问存储在存储控制装置101中的信息，例如，存储在控制信息存储区117中的图8中的使用状态管理表800等设备内部信息604，或者，通过管理单元603获取该信息604。管理终端601，根据从各个存储系统101收集到的设备内部信息604，生成信息608(例如，图14中的整体信息表1400)。
在存储控制系统101内，在各通道控制单元104中有MP单元220，在各磁盘控制单元105中有MP 1051。还有用于在MP单元220和1051之间、或MP单元220、1051和管理单元603之间进行通信的内部通信网络221。
管理单元603可以直接或间接访问由MP单元220和1051收集到的信息，或者在各个高速缓冲存储器113等上累积的构成信息和统计信息等设备内部信息604。
管理终端601，以预定的标准(阈值)比较所收集到的信息，从而可以根据信息的内容进行恰当的操作。下面，对存储控制装置101中的控制的一例进行说明后，对管理终端601中的动作和处理进行进一步说明。
参照图7，将对HDD 110(下文中也称为设备)的设备管理表进行说明(如有必要，参照图1)。图7表示设备管理表700的一例。具体地，其说明如何通过使用逻辑卷管理表700对存储控制装置101中的各存储设备(如控制信息存储区117)进行管理，以及说明作为主机102可见的访问对象的一例的逻辑卷(相当于前面所述的逻辑单元)。
尽管在此作为一例说明主机102对各个块的访问，但是主机102对各个文件的访问也可以同样方式考虑，因为在最低存储层次的控制，由包括各种存储介质(HDD110和闪存器等)的设备实现。
具体地，代替SAN 103，也可以使用由NAS(Network Attached Storage(网络连接存储)：与网络直接相连而使用的文件服务器专用计算机)所使用的另一网络，如因特网。
当主机102对HDD进行写操作时，写访问不对作为HDD 110的物理识别符的设备ID进行，而是对作为逻辑卷的识别符的逻辑卷ID进行。
如图7所示，在逻辑卷管理表700中，逻辑卷ID 701是逻辑卷的识别符，其与作为存储控制装置101中的HDD110的逻辑设备的识别符的逻辑设备ID702相关联。逻辑设备ID 702还与作为虚拟设备的识别符的虚拟设备ID 703相关联。
虚拟设备ID 703与作为实际的(物理的)设备的识别符的设备ID 704、表示设备内的空间区域的设备范围705相关联。设备范围705是可以存储一定数据量的区域的管理单元。根据本发明的实施例，该数据量的具体值与本发明的实质无关，因此该数据量没有限制。
虚拟设备ID 703定义为由一个或多个设备ID 704所表示的设备的存储区域的集合体。
需要注意，逻辑卷管理表700配置在所有处理器(MP单元220、1051)可以直接或间接查询该管理表700的这样的位置(例如，控制信息存储区117)。
接着，参照图8，对管理各设备的使用状态管理表进行说明。图8表示使用状态管理表的一例。
使用状态管理表800，对于与其自己的设备ID 801(对应于图7中的设备ID 704)关联的各个设备，管理其与特性、属性、使用状态有关的信息。现在，假设对闪存器等存储介质进行管理，从使用开始的总写入次数802和总擦除次数803、坏块数量804、坏块增长率805以及平均擦除时间806与设备ID801相关。尽管图中未示出，但在使用状态管理表800中，或在另外的专门用于管理阈值的表中，对每一项信息的各阈值进行管理。
各个信息及其阈值被用于管理设备。例如，当设备的平均擦除时间806变长时，可以判定该设备(如FM 306)的使用期限即将结束。
除所述信息以外，也可以管理擦除操作错误次数(擦除错误次数)等其它信息，来帮助判断该设备的使用期限。
需要注意，当初始化设备或改变设备的配置时，有必要从使用开始持续地存储总写入次数802和总擦除次数803。
使用状态管理表800也可对除FM 306以外的、应用使用ATA(ATAttachment：AT附加设备)磁盘驱动器等MAID技术的其它设备和存储设备进行管理，其中，使用次数(总写入次数和总擦除次数)、总加速/减速次数和错误产生率是管理设备使用期限必要的。
例如，如果HDD 110由SCSI(Small Computer System Interface：小型计算机系统接口)磁盘和ATA磁盘驱动器组成，或由ATA磁盘驱动器单独组成，则磁盘控制单元105通过使用MAID技术可以控制该ATA磁盘驱动器的旋转和停止。
可以与磁盘控制单元105相连的不仅是HDD 110，而且还有装备有HDD110和控制单元(未图示)的磁盘阵列设备(未图示)。在这种情况下，通过磁盘控制单元105的指示以及装备在控制单元(未图示)的MAID，可以控制ATA磁盘驱动器的旋转和停止。即，ATA磁盘驱动器在硬件基础上是脆弱的，因此，和管理FM306相同地，最好在使用状态管理表800上在使用期限方面管理ATA磁盘驱动器。
作为管理闪存器的一例，对使用状态管理表800进行说明。然而，在ATA磁盘驱动器、或应用了使用ATA磁盘驱动器MAID的驱动器的装置情况下，使用状态管理表800可包括总加速/减速次数、总旋转时间和错误发生率。具体地，使用状态管理表800，根据其状况，具有与存储介质和设备的使用期限有关的各种信息(总使用时间、错误发生率、坏块增长率、访问次数等)。
使用状态管理表800，和逻辑卷表700的情况相同，被配置在所有处理器(MP单元220、1051)可以直接或间接对其进行查询的位置。
参照图9，对读/写次数管理表900进行说明(如有必要，见图1)。图9表示读/写次数管理表900的一例。
读/写次数管理表900与逻辑卷ID 901(对应于逻辑卷ID 701)、逻辑设备ID 902(对应于逻辑设备ID 702)、RD次数(总读取次数)903、和WR次数(总写入次数)904关联。读/写次数管理表900，每当访问逻辑卷ID 901或逻辑设备ID 902时，作为统计信息更新。
读/写次数管理表900，和逻辑卷管理表700的情况相同地，设置在所有处理器(MP单元220、1051)能够查询表900的位置。
读/写次数管理表900用在具有与写入的频率相比读取的频率更高的大量数据被从每一定时间段的功率消耗高的HDD 110向每一定时间段的功率消耗低的闪存器转移的处理中(从后面的图11到图13中描述)。
类似地，尽管与读/写次数管理表900无关，存储在被指定为WORM(WriteOnce Read Many，单写多读)、只读、或长期的保持期间的逻辑卷中的数据可以被转移(从HDD 110到FM 306)。
接着，参照图10，对设备类型管理表进行说明(如有必要，见图1)。图10表示设备类型管理表的一个例子。
设备类型管理表1000，与表示设备类型的存储层设备类型1001、每一定时间段的功率消耗量1002、表示运行中的设备的数量的活动设备数1003、以及空闲的低功率消耗设备池的数量(低功率消耗的存储介质的空闲容量)1400关联。
在存储层设备类型1001中，“Flash”表示FM 306，“ATA”表示作为在MAID技术中使用的HDD110的整个或一部分的ATA磁盘驱动器、应用MAID技术的磁盘阵列设备在磁盘阵列设备与磁盘控制单元105相连的情况下所包含的ATA磁盘驱动器、或者包含上述磁盘阵列设备所具有的ATA磁盘驱动器的逻辑设备(逻辑卷)。“SCSI”表示作为HDD110的整体或者一部分的SCSI磁盘驱动器。“Cache”表示作为高速缓冲存储器113使用的RAM。
空闲低功率消耗设备池的数量1004的单位为兆字节(MB)和十亿字节(GB)等。
存储控制装置101的总功率消耗量，通过在其电源单元(未图示)设有测量实际功率消耗的设备(例如功率计)来进行测量和记录的方法可以得到。为了去除测量单元如功率计，通过使用设备类型管理表1000来计算总功率消耗量的粗略估计值。
换言之，因为存储控制装置101监视各部件的操作状态，只要将设备类型管理表1000中的信息作为统计信息来管理，就可以得到总功率消耗量的粗略估计值。在图11A至图13中后述的处理中，可以使用设备类型管理表1000以便根据各部件的状态及其功率消耗量，将数据转移至较低功率消耗的设备，以便减少各部件的功率消耗。
需要注意，设备类型管理表1000，和逻辑卷表700的情况相同地，设置在所有处理器(MP单元220、1051)能够直接或间接查询该表1000的位置。
此外，参照图11A至图13，对存储系统的操作进行说明(如有必要，参见图6等)。
图11A是表示MP单元220在HDD 110和FM控制单元106之间进行数据转移时的判定处理的一个例子的流程图。
MP 220执行该数据转移处理时的时序，例如，当从主机102接收周期性读/写请求时，或当从主机102接收特定某逻辑卷为WORM的指示时。
在图3至图5中显示了FM控制单元106的结构的3个例子。在此，对图3中的例子进行说明。
MP单元220，当执行该数据转移的判定处理时，对所收集到的信息(图8至图10中的各个表)进行确认(S111)。
接着，MP单元220根据所收集到的信息和判定条件(n)，对状态进行分析(S112)。判定条件(n)包括，例如FM 306的使用期限管理(通过查询总写入次数802，判定总写入次数是否超过预定值)、功率消耗的减少(查询设备类型管理表1000)、因来自主机102的WORM的指示而进行的数据转移、RD/RW次数比(通过查询RD次数903和WR次数904，若RD次数903对WR次数904的比值超过预定值，则判定将数据转移至FM 306的可能性)。这些判定条件(n)按照优先顺序彼此结合使用。
MP单元220，根据在步骤S112的分析，判定是否存在超过阈值的状态(S113)。步骤S113用于判定FM 306的总写入次数是否超过阈值，若其超过阈值，则将其数据转移至没有写入次数限制的HDD110。
如果没有超过阈值的状态(在S113中为“NO”)，则MP单元220结束处理。
如果存在超过阈值的状态(在S113中为“YES”)，则MP220选择数据转移的源和目的地(S114)，并通过查询空闲低功率消耗设备池的数量1004等，判断是否存在数据转移的目的地(S115)。
若没有数据转移的目的地(在S115中为“NO”)，则MP单元220判断是否可能在判定条件中较高优先级的某条件范围内，生成一个数据转移目的地(S117)。
此外，若不可能生成数据转移的目的地(在S117中为“NO”)，则MP单元220结束处理。
如果可能生成数据转移的目的地(在S117中为“YES”)，则MP单元220生成数据转移的目的地(S118)，并开始数据转移处理(S119)。
具体地，如果试图从HDD 110向任何一个FM 306转移数据，但在FM 306中没有用于数据转移的目的地(即，没有空闲容量)，例如，在判定条件(n)中优先级高的某条件(例如与功率消耗相关的条件)的范围内，将FM306上的部分数据转移到HDD 110，以便在FM306上生成一些可以向其中转移数据的空闲容量。
若存在数据转移目的地(在S115中的“YES”)，则MP单元220判断是否由于数据转移，状态超过判定条件(n)中优先级较高的某条件(S116)。
若状态超过判定条件(n)中优先级较高的条件(在S116中的“NO”)，则MP单元220结束处理。例如，尽管由于数据转移，FM 306在其使用期限内没有问题，但是如果不满足优先级较高的条件，则MP单元220不进行数据转移。
如果状态未超过判定条件中优先级较高的条件(在S116中的“YES”)，则MP单元220开始数据转移的处理(S119)。
如上所述，在存储系统S内，可以进行数据转移以便优化整体功率消耗和FM306的使用期限管理。具体地，通过根据设备的写/读频率，进行向具有较低功率消耗的FM 306的数据转移，从而可以降低总体功率消耗。
接着，参照图11B，对数据转移处理进行说明(如有必要，见图6等)。图11B是表示用于使FM控制单元106在HDD110和FM306之间进行数据转移的判定处理的一个例子的流程图。需要注意，该步骤在图11A的步骤S119后执行。
首先，MP单元220判断目的地区域是否在FM306中(步骤S1101)。
如果目的地区域在FM306中(在S1101中的“YES”)，由于FM 306对写入次数和性能敏感，所以，在HDD 110中确保暂时存储区(S1102)。与此同时，MP单元220在控制信息存储区117中创建暂时存储区管理表。
如果目的地区域不在FM306中(在S1101中的“NO”)，则没有必要确保暂时存储区，从而前进到步骤S1103。
然后，MP单元220创建用于以一定单位大小管理数据转移目的地的存储区的管理表(未图示)(S1103)。该管理表，例如，可以是管理64KB单位大小的数据的位图表。只要可以对数据转移的进程提供管理，除位图表以外的其它任何表都可以用于该管理表。
接着上述步骤，MP单元220通过向DMA控制器302发送指示，将源数据复制到数据转移的目的地(S1104)。
MP单元220，根据上述管理表(即，位图表)，检查结束了数据转移的区域，例如，通过将位从“0”变更为“1”(S1105)。
MP单元220，根据管理表判断是否已复制了转移对象的全部数据区域，即，数据转移的进程是否已达到了100％(S1106)。
如果转移对象的整个数据区域还没有复制完，则MP单元220重复在步骤S1104和步骤S1105的处理。
如果转移对象的整个数据区域的复制进程已结束(在S1106中的“YES”)，则MP单元220前进到步骤S1107。
此外，在步骤S1101到步骤S1106的数据转移处理期间，存储控制装置101偶尔接收数据的读和写请求。以后在图12和图13中对这种情况下的适当处理进行说明。
接着，在步骤S1107，MP单元220查询在步骤S1102所创建的暂时存储区域管理表，并检查在暂时存储区域中是否存在存储的数据。
如果在暂时存储区域中存在任何存储的数据(在S1107中的”YES”)，则MP单元220将暂时存储区域中所存储的数据反映到转移目的地区域(S1108)，并重复在步骤S1108的处理，直到全部数据的转移已结束(在S1109中的“YES“)。
如果暂时存储区域内没有存储的数据(在S1107中的“NO“)，则MP单元220前进到步骤S1110。
MP单元220，根据数据转移，重写逻辑卷管理表700(S1110)。在这种情况下，例如，若在表700中的设备ID704的适当单元，将ID名从转移源设备ID变更为转移目的地设备ID，则没必要重写在主机中的虚拟设备(对应于虚拟设备ID703)。
MP单元220将在步骤S1110中变得不必要的转移源设备释放，以便于以其它目的对其进行再利用(S1111)。
如上所述，在存储系统S中，可以根据图11A中所述的有关转移的判定结果进行数据转移。
另外，还有另一方法，其在步骤S1104至S1106实现数据转移的实际操作之前，在步骤S1111进行逻辑执行。该方法，不仅可以应用于数据转移操作，而且可以应用于数据复制功能中的高速快照访问功能(一般称为卷镜像分隔(volume mirror-split)或快照)。在使用该方法的情况下，可以根据各个目的，在后面图12和图13中所描述的处理(对于读/写请求)中进行适当的改变。
接着，参照图12，对数据转移操作期间从主机102接收到读请求时MP单元220的处理进行说明(图11B中的S1101至S1106)(如有需要，见图6)。图12是表示这种情况下MP单元220的处理的一个例子的流程图。
首先，MP单元220，从主机102接收数据转移操作期间对数据的读请求(S1201)，然后，在管理表(在图11的步骤S1103中创建)上，对最新的数据存储位置(在转移源设备或暂时存储区域中)进行确认(S1202)。
接着，MP单元220通过从其适当的存储位置发送数据，向主机102返回读响应(S1203)。
然后，如果读对象的数据转移还未结束，MP单元220将转移源数据复制到转移目的地(S1204)。
MP单元220将执行了数据转移操作的区域内的操作的完成反映到管理表上(S1205)。
需要注意，步骤S1203和步骤S1204的处理，可以在步骤S1202的处理前进行。
如上所述，存储系统S，即使在数据转移进行中，也可以满足来自主机102的读请求。
参照图13，对当在数据转移操作期间从主机102接收到写请求时MP单元220的处理进行说明(图11B中的S1101至S1106)(如有必要，见图6等)。图13是表示在这种情况下MP单元220的处理的一个例子的流程图。
首先，MP单元220从主机102接收对转移操作期间的数据的写请求(S1301)，然后，将对应于其访问地址而编址的、被写请求的数据写入暂时存储区域(S1302)。
然后，MP单元220，对在图11B中的步骤S1102创建的暂时存储区域表进行更新，以便反映最新的数据位于暂时存储区域内(S1303)。
如上所述，即使在进行数据转移时，存储系统S也可以满足来自主机102的写请求。
此外，被主机102写请求的数据暂时存储在暂时存储区中，然后在后面被反映，使得即使转移目的地是像FM306那样的通过诸如追加、指针替换和块擦除之类的复杂的过程来实施写入的设备，或是像使用ATA磁盘驱动器来仅处理用于重复加速和减速的磁盘设备的设备，也可以实现平稳的数据转移操作。
尽管描述MP单元220进行图11A至图13中的各个处理，但是，其它功能或装置也可用于各处理，如由MP单元220和MP单元1051所指示的DMA功能。
在此，参照图14，对本方面的另一实施例进行说明(如有必要，见图6等)。图14表示在图6中所描述的管理终端601对整个存储系统S提供功率消耗管理的情况下，使用的整体信息表1400的一个例子。
在整体信息表1400中，作为存储控制装置101的识别符的控制设备ID1401、各个存储控制装置101中的每一定时间段的功率消耗量1402、表示诸如FM306之类的运行中的低功率消耗介质的数量的活动设备1403、表示运行中的低功率消耗介质的总容量的活动设备总容量1404、表示诸如HDD110之类的普通功率消耗介质的数量的活动设备1405、表示运行中的普通功率消耗介质的总容量的活动设备总容量1406、表示空闲低功率消耗设备的数量的空闲低功率消耗设备池1407、各自关联。
即使在某存储控制装置101中，不可能将数据从具有普通功率消耗的设备，转移到具有低功率消耗的设备，该整体信息表1400使数据可以从该普通功率消耗设备转移至另一存储控制装置101中的低功率消耗设备，由此，可以减少整个存储系统S的功率消耗。
需要注意，在整体信息表1400或专用于阈值管理的不同表(未图示)中，对整个存储系统S的功率消耗的阈值进行存储和管理。
具体的数据转移处理，与根据图11A至图13中的流程图的处理相似。例如，图11B中所示的同样的单个存储控制装置101内的设备间的数据转移处理，可以在不同存储控制装置101中的设备间进行。然后，主机102可以识别访问目的地设备的变更。或者，可以由主机102上的卷虚拟化软件或虚拟化开关实现，以识别访问目的地设备的变化。
根据本发明的存储系统S可实现这样的系统，该系统具有低功率消耗，没有关于必要的数据的性能的恶化，可大规模构成，并能够将数据存储在最佳的存储介质中。对于每个存储介质具有的特性(例如重写次数的使用期限和容错性)，存储系统S还可以提高整个系统的可靠性和可用性。
上面对根据本发明的实施例进行了说明，但是本发明的实施例不限于这些说明，本领域技术人员明确本发明的必要特征，在不超出权利要求的主旨和范围的情况下，可以对本发明进行多种修改和变更，来使其适用于各种用途和条件。

Claims (15)

1.一种存储系统，包括：
多个硬盘设备，存储从主机计算机接收的数据；
多个非易失性设备，存储从主机计算机接收的数据；以及
处理单元，控制从主机计算机到与所述多个硬盘设备和所述多个非易失性设备相对应的多个逻辑卷的读/写请求，并且管理与所述多个逻辑卷相对应的所述多个硬盘设备和所述多个非易失性设备的存储层与所述多个硬盘设备和所述多个非易失性设备的每一个的属性信息之间的关系，
其中处理单元基于用户策略将所述存储层的第一存储层确定为源存储层，以及将所述存储层的第二存储层确定为目的存储层，并且基于用户策略将存储在所述第一存储层的至少一个逻辑卷中的数据转移到所述第二存储层的至少一个逻辑卷。
2.根据权利要求1所述的存储系统，其中，
用户策略是用于优化存储系统的性能的策略。
3.根据权利要求1所述的存储系统，其中，
用户策略是从主机计算机到与所述多个硬盘设备或所述多个非易失性设备相关的至少一个逻辑卷的实时访问模式。
4.根据权利要求1所述的存储系统，其中，
处理单元管理使用状态管理表，所述使用状态管理表存储与所述多个非易失性设备的每一个的耐久性相关的使用状态信息以及耐久性阈值，
处理单元管理读/写周期管理表，所述读/写周期管理表存储所述多个逻辑卷的每一个的读周期和写周期，
如果处理单元请求优化存储系统的性能，处理单元基于所述使用状态管理表和所述读/写周期管理表来将所述第一存储层确定为所述源存储层，以及将所述第二存储层确定为所述目的存储层。
5.根据权利要求4所述的存储系统，其中，
处理单元还管理设备类型管理表，所述设备类型管理表存储至少一个类型的硬盘设备和一个类型的非易失性设备在一定时间周期内功率消耗量的信息，并且基于所述设备类型管理表来计数激活的所述多个硬盘设备的功率消耗和激活的所述多个非易失性设备的功率消耗的总量，
如果处理单元请求优化存储系统的性能，处理单元基于所述使用状态管理表和所述读/写周期管理表来将所述第一存储层确定为所述源存储层，以及将所述第二存储层确定为所述目的存储层，并且基于包括所述非易失性设备的功率消耗和耐久性的条件的优先级将存储在所述第一存储层的至少一个逻辑卷中的数据转移到所述第二存储层的至少一个逻辑卷。
6.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
如果处理单元请求将所述功率消耗的总量优化为较高的优先级，处理单元基于所述读/写周期管理表检测其中读周期与写周期的比率超过预定阈值的由硬盘设备配置的第一逻辑卷，并且处理单元将所述硬盘设备确定为所述第一存储层并且将所述非易失性设备确定为所述第二存储层。
7.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
如果不存在所述非易失性设备的空闲容量，处理单元通过将数据从某个非易失性设备转移到在功率消耗的总量的较高优先级的条件的范围内的一个硬盘设备来生成所述多个非易失性设备的所述某个非易失性设备的空闲容量。
8.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
如果不存在所述非易失性设备的空闲容量，并且不存在基于所述使用状态管理表满足所述非易失性设备的耐久性的条件的非易失性设备，处理单元基于包括所述非易失性设备的功率消耗的耐久性的条件的优先级确定不将数据从所述第一存储层转移到所述第二存储层。
9.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
如果处理单元请求将所述非易失性设备的耐久性优化为较高的优先级，如果处理单元基于所述使用状态管理表检测到所述多个非易失性设备的一个的使用状态超过了耐久性阈值，处理单元将所述非易失性设备确定为所述第一存储层并且将所述硬盘设备确定为所述第二存储层。
10.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
如果所述多个磁盘单元的类型是ATA先进技术附加磁盘，处理单元管理使用状态管理表，所述使用状态管理表存储与所述多个ATA先进技术附加磁盘的每一个的耐久性相关的使用状态信息和耐久性阈值。
11.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
通过从主机计算机接收读/写请求或通过从主机计算机接收指示以将某个逻辑卷指定为WORM单写多读，处理单元请求周期地优化所述非易失性设备的功率消耗的总量或耐久性。
12.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
每个非易失性设备与硬盘设备相比具有更少的可重写周期，
所述使用状态管理表包括重写周期作为每个非易失性设备的使用状态信息，并且包括所述重写周期的阈值作为耐久性阈值，以及
如果处理单元请求将所述非易失性设备的耐久性优化为较高的优先级，如果处理单元基于所述使用状态管理表检测到所述多个非易失性设备的一个的重写周期的使用状态超过了所述重写周期的阈值，处理单元将所述非易失性设备确定为所述第一存储层以及将所述硬盘设备确定为所述第二存储层。
13.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
所述硬盘设备与每个非易失性设备相比具有较低的读取响应速度，
所述使用状态管理表包括读取数据的使用周期作为每个非易失性设备的使用状态信息，并且包括所述读取数据的使用周期的阈值作为耐久性阈值，以及
如果处理单元请求将功率消耗的总量优化为较高的优先级，如果处理单元基于所述使用状态管理表检测到所述多个非易失性设备的一个的读取数据的使用周期的使用状态超过了所述读取数据的使用周期的阈值，处理单元将所述非易失性设备确定为所述第二存储层以及将所述硬盘设备确定为所述第一存储层。
14.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
所述使用状态管理表包括故障区域的数目作为每个非易失性设备的使用状态信息，并且包括所述故障区域的数目的阈值作为耐久性阈值，以及
如果处理单元请求将非易失性设备的耐久性优化为较高的优先级，并且如果处理设备基于所述使用状态管理表检测到所述多个非易失性设备的一个的故障区域的数目的使用状态超过了所述故障区域的数目的阈值，处理单元将所述非易失性设备确定为所述第一存储层，并且将所述硬盘设备确定为所述第二存储层。
15.根据权利要求5所述的存储系统，其中，
如果所述第二存储层是非易失性设备，处理单元将所述硬盘设备的某个区域确定作为临时存储区域，并且将要被转移的数据连续地一部分一部分地复制到所述硬盘设备的所述临时存储区域，并且
当在数据转移操作过程中从主机计算机接收部分数据的读请求时，处理单元将所述第一存储层的硬盘设备中存储的对应数据重新发送到主机计算机，并且异步地处理数据转移以将数据连续地一部分一部分地转移到所述第二存储层的非易失性设备。
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