CN111813455B - 固态硬盘的低功耗实现方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

固态硬盘的低功耗实现方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种固态硬盘的低功耗实现方法、装置、计算机设备和存储介质，其中该方法包括：当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式。本发明通过引入低功耗暂态，实现了既能满足最低功耗的要求，又能降低SSD的平均功耗。

Description

固态硬盘的低功耗实现方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域，特别是涉及一种固态硬盘的低功耗实现方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着固态硬盘价格的下跌，固态硬盘越来越普及，NVMe SSD简称SSD以其优越的性能更是发展迅猛，各大电脑厂商纷纷将硬盘做成NVMe SSD，从可靠性和性能方面为用户提供较好的体验。
SSD作为一种新型存储介质，其相对于HDD磁盘具有高性能、低延迟的优势，但是功耗比HDD高了很多。SSD为了节约成本，往往会在进入低功耗的时候将DRAM的电源关闭，达到最低功耗5mw的目标，但是在退出低功耗的时候，SSD需要额外从NAND上将Table表加载进来后，才能执行Host的IO请求，这就会导致IO延迟变大，SSD的平均功耗偏高。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以实现降低SSD平均功耗的固态硬盘的低功耗实现方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种固态硬盘的低功耗实现方法，所述方法包括：
当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；
在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；
判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；
当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；
所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式。
在其中一个实施例中，在所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时的步骤之后还包括：
若在低功耗暂态中有主机发送IO请求，则所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成所述IO请求。
在其中一个实施例中，在所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成所述IO请求的步骤之后还包括：
待所述IO请求完成之后，所述固态硬盘再次进入低功耗暂态；
所述固态硬盘的DRAM再次进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC再次进入休眠状态，内部计时器重新开始计时。
在其中一个实施例中，所述判断所述计时器的计时是否超过预设的时间的步骤具体包括：
判断所述计数器的计时是否超过440ms。
一种固态硬盘的低功耗实现装置，所述装置包括：
低功耗暂态模块，所述低功耗暂态模块用于当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；
第一状态模块，所述第一状态模块用于在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；
判断模块，所述判断模块用于判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；
第二状态模块，所述第二状态模块用于当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；
第三状态模块，所述第三状态模块用于所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式。
在其中一个实施例中，所述装置还包括请求响应模块，所述请求响应模块用于：
若在低功耗暂态中有主机发送IO请求，则所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成所述IO请求。
在其中一个实施例中，所述装置还包括请求后恢复模块，所述请求后恢复模块用于：
待所述IO请求完成之后，所述固态硬盘再次进入低功耗暂态；
所述固态硬盘的DRAM再次进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC再次进入休眠状态，内部计时器重新开始计时。
在其中一个实施例中，所述判断模块具体用于：
判断所述计数器的计时是否超过440ms。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项方法的步骤。
上述固态硬盘的低功耗实现方法、装置、计算机设备和存储介质当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式。本发明通过引入低功耗暂态，实现了既能满足最低功耗5mw的要求，又能降低SSD的平均功耗。在此状态下SSD的DRAM的电源不关闭，SOC处于休眠模式，达到降低了SSD的平均功耗，并且提高了SSD的IO响应速度。
附图说明
图1为传统技术中固态硬盘单次进入和退出低功耗的曲线图；
图2为传统技术中固态硬盘多次进入和退出低功耗的曲线图；
图3为一个实施例中固态硬盘的低功耗实现方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中固态硬盘的低功耗实现方法的流程示意图；
图5为再一个实施例中固态硬盘的低功耗实现方法的流程示意图；
图6为一个实施例中固态硬盘的低功耗暂态的曲线图；
图7为一个实施例中固态硬盘在低功耗暂态中退出低功耗的曲线图；
图8为一个实施例中单位时间内固态硬盘进退功耗的曲线图；
图9为又一个实施例中低功耗暂态的曲线图；
图10为一个实施例中固态硬盘的低功耗实现装置的结构框图；
图11为另一个实施例中固态硬盘的低功耗实现装置的结构框图；
图12为再一个实施例中固态硬盘的低功耗实现装置的结构框图；
图13为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在传统技术中，SSD进入低功耗时，先将DRAM中的数据保存到NAND上，然后立即关闭DRAM电源，最后SOC进入休眠模式，等待HOST IO请求唤醒SSD。接着，SSD退出低功耗，SOC退出休眠模式，然后从NAND上将Table表加载到DRAM中，然后根据DRAM中的Table，完成HOSTIO读写NAND的操作
对应到功耗曲线如图1所示：从时间点1到5为进入低功耗；时间点5到12为在低功耗状态，期间无法响应HOST IO请求；时间点12到16为退出低功耗，期间无法响应HOST IO请求；时间点16能够响应HOST IO请求。
图2为SSD在单位之间内的多次进退低功耗的曲线图，可换算成SSD在此期间的平均功耗。从上看出SSD要完成一个低功耗周期(进入+退出)，需要耗时9个时间点，对于退出时，命令响应延迟是5个时间点，SSD的平均功耗相对偏高。
基于此，本发明提出一种固态硬盘的低功耗实现方法，通过引入低功耗暂态，旨在降低SSD平均功耗，并降低IO响应延迟。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种固态硬盘的低功耗实现方法，该方法包括：
步骤302，当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；
步骤304，在低功耗暂态中，固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；
步骤306，判断计时器的计时是否超过预设的时间；
步骤308，当计时超过预设的时间时，固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；
步骤310，固态硬盘的DRAM断电，固态硬盘的SOC进入休眠模式。
在本实施例中，提供了一种固态硬盘的低功耗实现方法，通过引入低功耗暂态，来降低SSD平均功耗，并降低IO响应延迟，具体包括如下实现过程：
首先，当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态。具体地，可结合图6所示的低功耗暂态的曲线图，进入低功耗后，保持一定是实际在暂态，然后再进入低功耗5mw状态。
然后，在低功耗暂态中，固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时。接着，判断计时器的计时是否超过预设的时间。具体地，该预设的时间可以进行自定义设置，例如，在图6所示的曲线图中，预设的时间为320ms。
接着，当计时超过预设的时间时，固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中。具体地，可结合图7所示的低功耗暂态中退出低功耗的曲线图。
最后，固态硬盘的DRAM断电，固态硬盘的SOC进入休眠模式，SSD进入低功耗模块。
在本实施例中，当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式。本方案通过引入低功耗暂态，实现了既能满足最低功耗5mw的要求，又能降低SSD的平均功耗。在此状态下SSD的DRAM的电源不关闭，SOC处于休眠模式，达到降低了SSD的平均功耗，并且提高了SSD的IO响应速度。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种固态硬盘的低功耗实现方法，该方法在固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时的步骤之后还包括：
步骤402，若在低功耗暂态中有主机发送IO请求，则固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成IO请求；
步骤404，待IO请求完成之后，固态硬盘再次进入低功耗暂态；
步骤406，固态硬盘的DRAM再次进入自刷新模式，固态硬盘的SOC再次进入休眠状态，内部计时器重新开始计时。
在本实施例中，提供了一种固态硬盘的低功耗实现方法，在该方法中若在低功耗暂态中有主机发送IO请求，则SSD会快速退出低功耗模式。具体地，固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成IO请求。
待主机的IO请求完成之后，固态硬盘可重新再次进入低功耗暂态。具体地，固态硬盘的DRAM再次进入自刷新模式，固态硬盘的SOC再次进入休眠状态，内部计时器重新开始计时。
结合如图8所示的单位时间内SSD进退功耗的曲线图，如果在暂态中，有HOST请求，由于DRAM不掉电，SSD会快速退出低功耗，比原有方案快50％，当SSD响应完IO后，可再次进入暂态。通过此方案与原先方案对比，可降低41％的SSD的平均功耗。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种固态硬盘的低功耗实现方法，该方法包括：
步骤502，SSD准备进入低功耗，SSD先进入低功耗暂态；
步骤504，SSD的DRAM进入自刷新模式，SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；
步骤506，如果中间有HOST IO请求，SOC会退出休眠模式，DRAM退出自刷新模式，并完成IO请求；
步骤508，当计时超过440ms后，SSD开始进入最低功耗，SOC退出休眠模式，DRAM退出自刷新模式，会将DRAM中的Table写入到NAND后；
步骤510，DRAM断电，SOC进入休眠模式，SSD进入低功耗模式。
具体地，在本实施例中提供了一个完整的固态硬盘的低功耗实现方法，结合图9所示的低功耗暂态的曲线示意图，该方法包括如下实现步骤：
1.SSD准备进入低功耗。
2.SSD先进入低功耗暂态，SSD的DRAM进入自刷新模式，SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时。
3.如果中间有HOST IO请求，SOC会退出休眠模式，DRAM退出自刷新模式，完成IO请求。
4.当计时超过440ms后，SSD开始进入最低功耗，SOC退出休眠模式，DRAM退出自刷新模式，会将DRAM中的Table写入到NAND。
5.最后，DRAM断电，SOC进入休眠模式，SSD进入低功耗模式。
在上述实施例中，通过引入低功耗暂态，既能满足最低功耗5mw的要求，又能降低SSD的平均功耗。在此状态下SSD的DRAM的电源不关闭，SOC处于休眠模式，达到降低SSD的平均功耗，提高SSD的IO请求响应速度。
应该理解的是，虽然图3-9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3-9中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种固态硬盘的低功耗实现装置1000，该装置包括：
低功耗暂态模块1001，用于当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；
第一状态模块1002，用于在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；
判断模块1003，用于判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；
第二状态模块1004，用于当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；
第三状态模块1005，用于所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种固态硬盘的低功耗实现装置1000，该装置还包括请求响应模块1006，用于：
若在低功耗暂态中有主机发送IO请求，则所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成所述IO请求。
在一个实施例中，如图12所示，提供了一种固态硬盘的低功耗实现装置1000，该装置还包括请求后恢复模块1007，用于：
待所述IO请求完成之后，所述固态硬盘再次进入低功耗暂态；
所述固态硬盘的DRAM再次进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC再次进入休眠状态，内部计时器重新开始计时。
在其中一个实施例中，判断模块1003具体用于：
判断所述计数器的计时是否超过440ms。
关于固态硬盘的低功耗实现装置的具体限定可以参见上文中对于固态硬盘的低功耗实现方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括通过装置总线连接的处理器、存储器以及网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作装置、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作装置和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种固态硬盘的低功耗实现方法。
本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以上各个方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上各个方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种固态硬盘的低功耗实现方法，其特征在于，所述方法包括：
当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；
在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；
判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；
当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；
所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式；
在所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时的步骤之后还包括：若在低功耗暂态中有主机发送IO请求，则所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成所述IO请求；
在所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成所述IO请求的步骤之后还包括：
待所述IO请求完成之后，所述固态硬盘再次进入低功耗暂态；
所述固态硬盘的DRAM再次进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC再次进入休眠状态，内部计时器重新开始计时。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘的低功耗实现方法，其特征在于，所述判断所述计时器的计时是否超过预设的时间的步骤具体包括：
判断所述计时 器的计时是否超过440ms。
3.一种固态硬盘的低功耗实现装置，其特征在于，所述装置包括：
低功耗暂态模块，所述低功耗暂态模块用于当固态硬盘准备进入低功耗状态时，先进入低功耗暂态；
第一状态模块，所述第一状态模块用于在所述低功耗暂态中，所述固态硬盘的DRAM进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC进入休眠状态，内部计时器开始计时；
判断模块，所述判断模块用于判断所述计时器的计时是否超过预设的时间；
第二状态模块，所述第二状态模块用于当计时超过预设的时间时，所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠状态，并将DRAM中的Table写入到NAND中；
第三状态模块，所述第三状态模块用于所述固态硬盘的DRAM断电，所述固态硬盘的SOC进入休眠模式；
所述装置还包括请求响应模块，所述请求响应模块用于：若在低功耗暂态中有主机发送IO请求，则所述固态硬盘的DRAM退出自刷新模式，SOC退出休眠模式，并完成所述IO请求；
所述装置还包括请求后恢复模块，所述请求后恢复模块用于：待所述IO请求完成之后，所述固态硬盘再次进入低功耗暂态；所述固态硬盘的DRAM再次进入自刷新模式，所述固态硬盘的SOC再次进入休眠状态，内部计时器重新开始计时。
4.根据权利要求3所述的固态硬盘的低功耗实现装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：
判断所述计时 器的计时是否超过440ms。
5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1或2所述方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1或2所述的方法的步骤。
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