CN106164812B - 设备优化的功率管理 - Google Patents

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Abstract

一种数据存储系统包括：被配置为存储内容的存储器、被配置为基于在存储器中存储的内容来确定到下一数据信息的时间的主机，以及包括控制器的数据存储系统。控制器可以被配置为从主机接收到下一数据信息的时间，基于到下一数据信息的时间从数据存储设备的多个功率模式中选择数据存储设备的功率模式，并且将数据存储设备设置在所选定的功率模式中。主机可以被配置为将到下一数据信息的时间发送到数据存储设备。

Description

设备优化的功率管理
背景技术
常规地，硬盘驱动器可能消耗大量功率。为了减少功率消耗，硬盘驱动器可以进入各种功率模式。然而，硬盘驱动器可能没有进入最有效的功率模式。
在这样的情况中，硬盘驱动器可能丢失潜在的功率节省的机会。
附图说明
本实施例的特征和优势将根据以下阐述的具体实施方式结合附图而变得更显而易见，其中，
图1描绘了根据实施例的被配置为连接到网络和电子设备的数据存储系统；
图2描绘了根据实施例的数据存储设备；
图3描绘了根据实施例的各种功率模式的恢复时间和功率使用；以及
图4描绘了根据实施例的用于操作数据存储系统的过程。
具体实施方式
在实施例中，数据存储系统100被配置为直接或通过网络116连接到电子设备114，如图1所示出的。在实施例中，网络116包括广域网(“WAN”)、局域网(“LAN”)、互联网、或其任何组合。在实施例中，网络116还可以包括路由器。在实施例中，电子设备114包括计算机、膝上型计算机、移动设备、电话、平板电脑、机顶盒、或可能希望从数据存储系统100访问数据的任何其他设备。
在实施例中，数据存储系统100可以包括网络附属存储(“NAS”)、直连式存储(“DAS”)、或其任何组合。在图1示出的实施例中，数据存储系统100包括数据存储设备102、主机104、存储器106、桥接单元108、网络连接单元110、接口单元112、以及功率存储单元122。
在实施例中，数据存储系统100可以存储电子设备114可能希望访问的内容，例如，音频内容、照片内容、视频内容、其他多媒体内容、或可能对于电子设备有用的其他数据。例如，数据存储系统100可以将可以在电子设备114上进行回放或者观看的音频或视频流供应给电子设备114。在实施例中，数据存储系统100可以将内容的一个或多个流供应给连接到数据存储系统100的一个或多个电子设备114。例如，主机104可以将内容的一个或多个流供应给连接到数据存储系统100的一个或多个电子设备114。
在实施例中，主机104可以控制数据存储系统100的操作。主机104例如可以包括处理器。电子设备114可以通过接口单元112直接与数据存储系统100相连接。在实施例中，接口单元112可以包括通用串行总线(“USB”)接口、雷电接口(thunderbolt interface)、以太网接口、或者可以在数据存储系统100和主机104之间实施数据传送的其他类型的接口。在实施例中，网络连接单元110被配置为连接到网络116。网络连接单元110可以将无线连接或有线连接提供给网络116。由此，数据存储系统100可以通过网络116连接到电子设备114。另外，在实施例中，网络连接单元110可以在不使用网络116的情况下将有线连接或无线连接提供给电子设备114。
在实施例中，网络连接单元110可以使用WiFi或诸如802.11标准等的其他协议来提供无线连接。在实施例中，802.11标准可以包括802.11a/b/g/n/ac标准。在实施例中，网络连接单元110可以使用蓝牙标准或近场通信技术来提供无线连接。
在实施例中，桥接单元108可以提供将指令或信息从一个协议到另一个协议的转换，并且还可以实施在电子设备114和主机104、电子设备114和数据存储设备102、主机104和数据存储设备102或其任何组合之间的通信。
在实施例中，存储器106被配置为存储数据，所述数据例如是可以被发送到电子设备114的内容。在实施例中，存储器106包括用于存储内容的高速缓存。存储器106可以存储源自于数据存储设备102的数据。在实施例中，存储器106包括易失性存储器。在实施例中，存储器106包括随机存取存储器(“RAM”)，例如，动态随机存取存储器(“DRAM”)。
在实施例中，功率存储单元122包括电池、备用不可中断功率供给、或可以存储功率并且将功率供应该数据存储系统100的其他类型的设备。功率存储单元122可以存储当数据存储系统100没有连接到外部功率源时可以用于对数据存储系统100供电的功率。也就是说，数据存储系统100可以仅使用由功率存储单元122供应的功率来进行操作。功率存储单元122可以例如存储有限量的功率。
例如，数据存储系统100可以包括可以连接到诸如电子设备、墙上插座、或其它功率源等的外部功率源的插座。然而，当插座没有连接到外部功率源时，功率存储单元122可以向数据存储系统100供应功率。这可以发生，例如，如果用户将数据存储系统100放置在外部功率源可能不可用的区域，例如，在汽车旅行中(其中诸如AC/DC适配器等的适配器不可用的情况)、在海滩、或者其他位置。
在实施例中，数据存储设备102在图2中示出。数据存储设备102包括例如控制器118和存储介质120。例如，控制器118可以控制数据存储设备102的操作。在实施例中，存储介质120可以包括磁旋转盘、固态存储器、或其任何组合。由此，数据存储设备102可以例如包括硬盘驱动器、固态驱动器、或混合驱动器。在实施例中，存储介质120还可以包括磁带，并且数据存储设备102可以包括磁带驱动器。
虽然本文的说明书通常指固态存储器，但是应当理解的是固态存储器可以包括各种类型的固态非易失性存储器设备中的一个或多个，例如，闪速集成电路、硫化物RAM(C-RAM)、相变存储器(PC-RAM或PRAM)、可编程金属化单元RAM(PMC-RAM或PMCm)、相变通用存储器(OUM)、阻变式RAM(RRAM)、NAND存储器(例如，单层单元(SLC)存储器、多层单元(MLC)存储器、或其任何组合)、NOR存储器、EEPROM、铁电存储器(FeRAM)、磁性RAM(MRAM)、其它离散NVM(非易失性存储器)芯片、或其任何组合。
在实施例中，数据存储设备102可以提供设备优先电源管理(“DIPM”)，如图3中的实施例所示出的。在图3示出的实施例中，数据存储设备102可以被配置为处于一种或多种功率模式，例如，活动模式、IDLE 1模式、IDLE 2模式、IDLE 3模式、IDLE 4模式、或待机模式。在实施例中，至少利用了三个功率模式。在实施例中，可以利用更多或更少的功率模式。此外，还可以利用不同的功率模式。
在活动模式中，数据存储设备102可以充分准备好用于数据读和写。例如，如果存储介质包括磁旋转盘，则磁旋转盘可以以其自己的目标速度来进行旋转。在IDLE 1模式中，用于读数据的信道可以用于数据存储设备102。在IDLE 2模式中，用于将数据写入存储介质的头，例如当存储介质包括磁旋转盘时，可以是不固定的。
在IDLE 3模式中，头可以是驻留的。例如，头可以放置在某位置上，使得它不在磁旋转盘上悬停。在实施例中，头可以被锁定在头不会在磁旋转盘上悬停的位置处。
在IDLE 4模式中，存储介质(例如，当存储介质包括磁旋转盘时)可以具有减少的旋转速度。例如，旋转速度可以从RPM的第一量减少为少于RPM的第一量的RPM的第二量。在实施例中，RPM的第一量包括5400RPM并且RPM的第二量包括2000RPM。当然，这样的值仅仅是示例性的，并且RPM的第一量和RPM的第二量可以包括其他值。
在待机模式中，数据存储设备102可以进入休眠或进入到与其他模式相比，减少的功率状态。在实施例中，在待机模式期间，数据存储设备102可能被关闭电源。
正如在图3中的实施例中所看见的，每一种功率模式消耗与消耗最大量功率的活动模式相比不同量的功率，并且待机模式消耗最少量的功率。例如，活动模式可以比IDLE 1模式消耗更多的功率，IDLE 1模式可以比IDLE 2模式消耗更多的功率，IDLE 2模式可以比IDLE 3模式消耗更多的功率，IDLE 3模式可以比IDLE 4模式消耗更多的功率，并且IDLE 4模式可以比待机模式消耗更多的功率。此外，在实施例中，控制器118可以控制将数据存储设备102设置在哪个功率模式中，这将在下文中进行更详细的描述。
在图3示出的实施例中，在各功率模式中进行转换所需要的时间与从该功率模式转换回到活动模式所需要的时间一起示出。例如，将需要300ms从IDLE 1模式转换到IDLE 2模式，并且30ms从IDLE 2模式转换回到活动模式。在图3示出的实施例中列出的时间仅仅是示例性的，并且可以使用其他时间来替代。
在实施例中，数据存储设备102的功率管理可以基于图4中示出的过程来执行。在框S402，主机104获得流请求，例如，到下一数据信息的时间。在框S404，主机104将到下一数据信息的时间传递给数据存储设备102。例如，主机104可以使用时间命令，例如，供应商唯一时间命令。也就是说到下一数据信息的时间可以指示主机何时需要访问存储在数据存储设备102中的数据，例如，存储在存储介质120中的内容。在实施例中，主机104可以基于在存储器106中剩余的还没有被电子设备114消耗的数据的量来确定到下一数据信息的时间。在实施例中，主机104可以基于提供给一个或多个电子设备114的流的数量来确定到下一数据信息的时间。在实施例中，到下一数据信息的时间可以包括精确的时间或绝对时间，例如，太平洋标准时间晚上6点、或格林威治时间上午1点。在实施例中，到下一数据信息的时间可以包括相对时间，例如，从现在开始的30秒。此外，在实施例中，到下一数据信息的时间还可以包括其他时间度量，例如，时钟周期、数据传送、或可以指示时间的其他度量。
在框S406，数据存储设备102接收包括到下一数据信息的时间的时间命令，并且选择用于该期间的优选的功率模式。例如，控制器118可以利用到下一数据信息的时间，并且基于到下一数据信息的时间来选择适当的功率模式。在框S408，控制器118可以将数据存储设备102设置在所选定的功率模式。
在实施例中，选定的功率模式可以是消耗最少量功率的功率模式，但是其可以在到下一数据信息的时间中指示的时间段中转换回到活动功率模式。
例如，如果到下一数据信息的时间中指示的时间段是1秒，然后控制器118可以将IDLE 3选择为功率模式，因为IDLE 3模式利用比IDLE 2模式更少的功率，并且仅需要300ms转换回到活动模式。此外，控制器118可以不选择IDLE 4模式，因为IDLE 4模式需要1.5秒转换回到活动模式，这比1秒更多。
在实施例中，这是有利的，因为它可以减少数据存储设备102在消耗更多功率的功率模式中的时间的量。也就是说，如果控制器118基于到下一数据信息的时间中指示的时间段而确定IDLE 4模式应当是选定的功率模式，则控制器118不需要首先将数据存储设备102设置在IDLE 1模式，然后设置在IDLE 2模式，然后是IDLE 3模式，并且最后是IDLE 4模式中。相反，控制器118可以直接将数据存储设备102设置在IDLE 4模式中。因为数据存储设备102在IDLE 4模式中花费更多的时间，所以数据存储设备102消耗更少的功率。此外，因为从一个功率模式转换到另一功率模式花费时间，所以在一些实例中，在控制器118不直接将数据存储设备102放置在消耗最少量功率的功率模式中的情况下，数据存储设备102可能不到达该功率模式。
当数据存储系统100利用来自存储有限量的功率的功率存储单元122的功率时，这是尤其有益的。这可以延长数据存储系统100操作的时间量。
在实施例中，控制器118还可以通过考虑对数据存储设备102中的电磁组件的寿命的影响来选择功率模式。由此，如果功率节省将只是用于短时间段，则数据存储设备102可以从第一功率模式转换到第二功率模式，来减少功率消耗，即使是当比第二功率模式减少更多量的功率消耗的第三功率模式可用的，并且第二功率模式和第三功率模式二者满足在到下一数据信息的时间中指示的时间段的约束时。这可以发生，例如，当第三功率模式在电磁组件上引起更多的耗损，并且在到下一数据信息的时间中指示的时间段相对短(这可能只导致很少的功率节省)。例如，数据存储设备102仅能够在存在组件失败的增大的风险之前多次将头驻留。
在实施例中，控制器118可以跳过在电磁组件中引起较多耗损的功率模式。例如，控制器118可以选择第四功率模式，即使功率节省不比第三功率模式更多，并且即使它需要更长的时间段来从第四功率模式转换到活动模式。
在框S408中，数据存储设备102将功率模式数据(例如，功率模式状态、恢复时间信息、或其任何组合)返回到主机104。例如，控制器118可以指示主机104控制器118将数据存储设备放置在哪个功率模式，以及相对应的恢复时间信息。恢复时间信息可以指示将数据存储设备102从所选择的功率模式转换到活动模式所需要的时间的量。
在实施例中，主机104可以利用这样的信息来确定何时将命令发送到数据存储设备102来唤醒数据存储设备102。例如，如果主机104确定在存储器106中存储的内容将在10秒钟之内消耗，则当在存储器106中存储的内容剩余5秒时当数据存储设备102处于待机状态时，主机104可以将命令发送到数据存储设备102来唤醒数据存储设备102。
然而，如果数据存储设备102处于IDLE 2模式中，主机104可以在发出这样的命令之前等待直到存储在存储器106中的内容剩余2秒。如之前所指出的，从IDLE 2模式恢复的时间是30ms，由此，主机104能够比数据存储设备102处于待机模式或IDLE 4模式唤醒数据存储设备102等待更长的时间。这允许数据存储设备102处于与活动模式相比消耗更少功率的模式中更长的时间段。
同样，在实施例中，这可以是有益的，当数据存储系统100仅由功率存储单元122来进行供电时。
在实施例中，数据存储设备102可以与具有不同的特性的其他数据存储设备来进行交替，并且仍然具有减少的量的功率消耗。例如，因为主机104不需要选择设置数据存储设备102的功率模式，所以主机104不需要知道为了将数据存储设备102设置在需要的功率模式的具体数据存储设备102的特性。这可以是有益的，例如，其中引入了数据存储设备102的新的模式或不同的模式，存在可用的大量的数据存储设备102，或存在可用的不同类型的数据存储设备102。
本领域中的普通技术人员将意识到，结合本文所公开的示例所描述的各种示出性的逻辑块、模块、以及算法部分可以被实现为电子硬件、计算机软件或其两者的组合。此外，实施例还可以具体体现在使处理器或计算机执行或实施某功能的非暂时性机器可读介质上。
为了清晰地示出硬件和软件的互换，在上文中以其功能的形式描述了各种示意性的组件、块、模块、电路以及处理部分。这样的功能被实现为硬件或软件取决于在整体系统上施加的特定的应用和设计约束。本领域的技术人员可以针对每一个特定的应用以各种方式来实现所描述的功能，但是这样的实现决定不应被解释为偏离所公开的装置和方法的范围。
结合本文公开的示例所描述的方法和算法的部分可以直接在硬件、由处理器执行的软件模块、或二者的组合中实现。方法或算法的部分还可以以与在示例中提供的不同的顺序来执行。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、光盘、或本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质与处理器耦合，使得处理器可以从存储介质读信息，并且将信息写到存储介质。可替换地，存储介质可以集成到处理器。处理器和存储介质可以存储在专用集成电路(ASIC)中。
提供所公开的示例的之前的描述来使得本领域的普通技术人员利用或使用所公开的方法和装置。对这些示例的各种修改对于本领域中的技术人员将是显而易见的，并且本文所限定的原则可以应用于其他示例，而不偏离所公开的方法和装置的精神或范围。所描述的实施例在所有方面中被认为仅仅是示出性的而不是限制性的，并且因此，本公开的范围由所附的权利要求而不是上述的描述来进行指示。落在权利要求的等效物的含义和范围内的所有改变都将包括在权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种数据存储系统，包括：
存储器，其被配置为存储内容；
主机，其被配置为基于存储在所述存储器中的在第一时间处还未被数据存储设备消耗的数据的量来确定到下一数据信息的时间；以及
包括控制器的所述数据存储设备，所述控制器被配置为：
从所述主机接收所述到下一数据信息的时间；
基于所述到下一数据信息的时间并且基于选择的功率模式对所述数据存储设备的电磁组件的寿命的影响来从用于所述数据存储设备的多个功率模式选择用于所述数据存储设备的功率模式；
将所述数据存储设备设置在选择的功率模式；以及
将所述选择的功率模式和用于所述选择的功率模式的恢复时间信息返回到所述主机；
其中，所述主机被配置为：
将所述到下一数据信息的时间发送到所述数据存储设备；
使唤醒信息的时间基于所述恢复时间信息和在第二时间处消耗仍然存储在所述存储器中的数据的时间；以及
基于所述唤醒信息的时间向所述数据存储设备发送唤醒命令。
2.如权利要求1所述的数据存储系统，其中，所述多个功率模式至少包括第一功率模式、第二功率模式、以及第三功率模式，其中，所述第三功率模式包括与所述第二功率模式相比减少的功率模式，并且所述第二功率模式包括与所述第一功率模式相比减少的功率模式。
3.如权利要求2所述的数据存储系统，其中，所述多个功率模式至少包括活动功率模式和待机模式。
4.如权利要求1所述的数据存储系统，还包括被配置为无线地连接到一个或多个电子设备的网络连接单元。
5.如权利要求4所述的数据存储系统，其中，所述主机还被配置为将所述内容的一个或多个流提供给所述一个或多个电子设备。
6.如权利要求5所述的数据存储系统，其中，所述主机还被配置为基于被提供给所述一个或多个电子设备的流的数量来确定所述到下一数据信息的时间。
7.如权利要求1所述的数据存储系统，其中，所述控制器还被配置为将所述选择的功率模式的功率模式数据提供给所述主机。
8.如权利要求7所述的数据存储系统，其中，所述功率模式数据包括所述选择的功率模式的恢复时间信息。
9.如权利要求7所述的数据存储系统，其中，所述主机还被配置为基于所述功率模式数据来唤醒所述数据存储设备以刷新存储在所述存储器中的所述内容。
10.如权利要求1所述的数据存储系统，其中，所述数据存储设备包括硬盘驱动器。
11.一种用于操作数据存储系统的方法，包括：
由所述数据存储系统中的主机基于存储在所述数据存储系统中的存储器中的在第一时间处还未被数据存储设备消耗的数据的量来确定到下一数据信息的时间；
将所述到下一数据信息的时间发送到所述数据存储系统中的所述数据存储设备；
在数据存储系统中的控制器处从所述主机接收所述到下一数据信息的时间；
使用所述控制器基于所述到下一数据信息的时间并且基于选择的功率模式对所述数据存储设备的电磁组件的寿命的影响从用于所述数据存储设备的多个功率模式选择用于所述数据存储设备的功率模式；
使用所述控制器来将所述数据存储设备设置在所述选择的功率模式；
将所述选择的功率模式和用于所述选择的功率模式的恢复时间信息返回到所述主机；
由所述主机基于所述恢复时间信息和在第二时间处消耗仍然存储在所述存储器中的数据的时间来确定唤醒信息的时间；以及
基于所述唤醒信息的时间将唤醒命令从所述主机发送到所述数据存储设备。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述多个功率模式至少包括第一功率模式、第二功率模式、以及第三功率模式，其中，所述第三功率模式包括与所述第二功率模式相比减少的功率模式，并且所述第二功率模式包括与所述第一功率模式相比减少的功率模式。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述多个功率模式至少包括活动功率模式和待机模式。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述主机还被配置为将存储在所述存储器中的内容的一个或多个流提供给无线地连接到所述数据存储系统的一个或多个电子设备。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述主机还被配置为基于被提供给所述一个或多个电子设备的流的数量来确定所述到下一数据信息的时间。
16.如权利要求11所述的方法，还包括使用所述控制器将所述选择的功率模式的功率模式数据提供给所述主机。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述功率模式数据包括所述选择的功率模式的恢复时间信息。
18.如权利要求16所述的方法，还包括使用所述主机基于所述功率模式数据来唤醒所述数据存储设备以刷新存储在所述存储器中的内容。
19.如权利要求11所述的方法，其中，所述数据存储设备包括硬盘驱动器。
20.一种数据存储设备，包括：
控制器，其被配置为：
从连接到所述数据存储设备的主机接收到下一数据信息的时间，其中所述到下一数据信息的时间基于存储器中存储的在第一时间处还未被所述数据存储设备消耗的数据的量；
基于所述到下一数据信息的时间并且基于选择的功率模式对所述数据存储设备的电磁组件的寿命的影响来从用于所述数据存储设备的多个功率模式选择用于所述数据存储设备的功率模式；
将所述数据存储设备设置在所述选择的功率模式；
将所述选择的功率模式和用于所述选择的功率模式的恢复时间信息返回到所述主机；
基于所述恢复时间信息和在第二时间处消耗仍然存储在所述存储器中的数据的时间从所述主机接收唤醒信息的时间；以及
基于所述唤醒信息的时间接收至所述数据存储设备的唤醒命令；以及
在基于所述唤醒命令的时间处返回到活动模式。
21.如权利要求20所述的数据存储设备，其中，所述多个功率模式至少包括第一功率模式、第二功率模式、以及第三功率模式，其中，所述第三功率模式包括与所述第二功率模式相比减少的功率模式，并且所述第二功率模式包括与所述第一功率模式相比减少的功率模式。
22.如权利要求21所述的数据存储设备，其中，所述多个功率模式至少包括活动功率模式和待机模式。
23.如权利要求20所述的数据存储设备，其中，所述控制器还被配置为将所述选择的功率模式的功率模式数据提供给所述主机。
24.如权利要求23所述的数据存储设备，其中，所述功率模式数据包括所述选择的功率模式的恢复时间信息。
25.如权利要求20所述的数据存储设备，其中，所述数据存储设备包括硬盘驱动器。
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