CN112214095A - 一种控制硬盘功耗的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种控制硬盘功耗的方法和设备，该方法包括以下步骤：计算硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中，其中最大功耗值配置为依据当前执行的操作的平均功耗值实时增减；响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将当前操作添加到操作队列中等待；响应于NAND单元中的其他LUN操作完成，执行操作队列中等待的操作。通过使用本发明的方案，能够有效降低硬盘的功耗，避免功耗过大造成对硬盘的损害，提高了产品竞争力。

Description

一种控制硬盘功耗的方法和设备
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种控制硬盘功耗的方法和设备。
背景技术
随着互联网、云计算、物联网等技术的发展及广泛应用，在人类生活中，时时刻刻都会产生海量的数据需要处理及存储，信息技术的高速发展对存储系统的性能提出了更高的要求。固态硬盘因其读写速度快、能耗较低，而被广泛采用在大型数据中心。SSD(固态硬盘)本身的功耗一直是衡量SSD优劣的一个重要指标，作为使用SSD盘的服务器以及数据中心，对功耗的要求很高(高功耗会造成运营成本高)。SSD中的IO(输入输出)压力不同，使得SSD盘的实际功耗会出现波动，当处于峰值的功耗过大，可能会造成SSD复位以及reset操作。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种控制硬盘功耗的方法和设备，通过使用本发明的方法，能够有效降低硬盘的功耗，避免功耗过大造成对硬盘的损害，提高了产品竞争力。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种控制硬盘功耗的方法，包括以下步骤：
计算硬盘的NAND单元(SSD固态硬盘中的闪存颗粒)支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中，其中所述最大功耗值配置为依据当前执行的操作的平均功耗值实时增减；
响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN(SSD设备执行读、写、擦NAND操作的基本单元)进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将当前操作添加到操作队列中等待；
响应于NAND单元中的其他LUN操作完成，执行操作队列中等待的操作。
根据本发明的一个实施例，还包括：
计算对硬盘的NAND单元的每种操作的平均功耗值，并将平均功耗值保存在硬盘的寄存器中；
响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值大于当前操作对应的平均功耗值；
执行操作并将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值减少当前操作对应的平均功耗值；
响应于当前操作完成，将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值增加当前操作对应的平均功耗值。
根据本发明的一个实施例，对硬盘的NAND单元操作包括读操作、写操作和擦操作。
根据本发明的一个实施例，计算硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中包括：
基于控制器计算出硬盘中的DDR单元和PCIE单元的功耗值的和为A；
基于硬盘的产品定位确定硬盘的上限功耗值B；
硬盘的NAND单元支持的最大功耗值为B-A。
根据本发明的一个实施例，还包括：
使用从物理结构读取到缓存区的时间除以从缓存区传输到DDR单元的时间以得到读操作需要使用的最少LUN的数量。
根据本发明的一个实施例，还包括：
使用从缓存区写入到物理结构的时间除以从缓存区传输到DDR单元的时间以得到写操作需要使用的最少LUN的数量。
本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种控制硬盘功耗的设备，设备包括：
计算模块，计算模块配置为计算硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中，其中所述最大功耗值配置为依据当前执行的操作的平均功耗值实时增减；
判断模块，判断模块配置为响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
添加模块，添加模块配置为响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将当前操作添加到操作队列中等待；
执行模块，执行模块配置为响应于NAND单元中的其他LUN操作完成，执行操作队列中等待的操作。
根据本发明的一个实施例，还包括调节模块，调节模块配置为：
计算对硬盘的NAND单元的每种操作的平均功耗值，并将平均功耗值保存在硬盘的寄存器中；
响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值大于当前操作对应的平均功耗值；
执行操作并将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值减少当前操作对应的平均功耗值；
响应于当前操作完成，将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值增加当前操作对应的平均功耗值。
根据本发明的一个实施例，对硬盘的NAND单元操作包括读操作、写操作和擦操作。
根据本发明的一个实施例，计算模块还配置为：
基于控制器计算出硬盘中的DDR单元和PCIE单元的功耗值的和为A；
基于硬盘的产品定位确定硬盘的上限功耗值B；
硬盘的NAND单元支持的最大功耗值为B-A。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的控制硬盘功耗的方法，通过计算硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中；响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将当前操作添加到操作队列中等待；响应于NAND单元中的其他LUN操作完成，执行操作队列中等待的操作的技术方案，能够有效降低硬盘的功耗，避免功耗过大造成对硬盘的损害，提高了产品竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的控制硬盘功耗的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明一个实施例的控制硬盘功耗的设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种控制硬盘功耗的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1计算硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中，其中最大功耗值配置为依据当前执行的操作的平均功耗值实时增减，该SSD固态硬盘中包括多个NAND闪存颗粒，每个NAND单元都有一个能够支持的最大功耗的值，超过该最大功耗值会对NAND单元造成损害；
S2响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值，每个NAND单元中包括多个LUN，LUN是对NAND单元执行操作的基本单元，当对某个LUN进行操作时，需要判断当前NAND单元中能够支持的最大功耗值剩余值是否大于当前操作需要的功耗值，如果大于则执行；
S3响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将当前操作添加到操作队列中等待，如果最大功耗值不够当前操作的平均功耗值则需要等待其他LUN操作完成释放一定的功耗占用才可以执行当前操作；
S4响应于NAND单元中的其他LUN操作完成，执行操作队列中等待的操作，在每次执行队列中等待的操作时都需要判断待执行操作的功耗值是否大于最大功耗值剩余值，如果大于则继续等待。
通过本发明的技术方案，能够有效降低硬盘的功耗，避免功耗过大造成对硬盘的损害，提高了产品竞争力。
在本发明的一个优选实施例中，还包括：
计算对硬盘的NAND单元的每种操作的平均功耗值，并将平均功耗值保存在硬盘的寄存器中；
响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值大于当前操作对应的平均功耗值；
执行操作并将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值减少当前操作对应的平均功耗值；
响应于当前操作完成，将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值增加当前操作对应的平均功耗值。由于每执行一个操作都会产生一定的功耗，而NAND单元中的每个LUN全部同时执行操作时可能会超过NAND单元支持的最大功耗值，因此，每个LUN执行操作时都会把最大功耗值减去执行操作需要的功耗值，剩余值就是当前NAND单元还能够支持的功耗值，依次来判断还能够继续由其他LUN执行操作。
在本发明的一个优选实施例中，对硬盘的NAND单元操作包括读操作、写操作和擦操作。计算对硬盘NAND单元操作的平均功耗值也就包括获取读操作的平均功耗值、获取写操作的平均功耗值和获取擦操作的平均功耗值。
在本发明的一个优选实施例中，计算硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中包括：
基于控制器计算出硬盘中的DDR单元和PCIE单元的功耗值的和为A；
基于硬盘的产品定位确定硬盘的上限功耗值B；
硬盘的NAND单元支持的最大功耗值为B-A。SSD固态硬盘的功耗一般可以包括DDR单元功耗、PCIE单元功耗和NAND单元功耗，其中DDR单元功耗和PCIE单元功耗一般是恒定的不会发生波动，而SSD固态硬盘的整体功耗可以根据产品定位确定，因此使用总功耗减去DDR单元功耗和PCIE单元功耗就可以得到NAND单元功耗。
在本发明的一个优选实施例中，还包括：
使用从物理结构读取到缓存区的时间除以从缓存区传输到DDR单元的时间以得到读操作需要使用的最少LUN的数量。在本发明的一个优选实施例中，还包括：
使用从缓存区写入到物理结构的时间除以从缓存区传输到DDR单元的时间以得到写操作需要使用的最少LUN的数量。读操作和写操作都包括NAND操作和数据传输两个阶段，其中NAND操作可以并行操作，数据传输需要占用bus，需要串行操作。可以根据读操作和写操作的时间以及数据传输的时间来确定当前NAND操作可以使用的最少的LUN的数量，例如使用3个LUN就可以完成当前的操作，那么如果使用4个LUN也可以完成当前的操作但是会多增加一个LUN的功耗，这时需要将该操作使用LUN的数量限制成3个。
通过本发明的技术方案，能够有效降低硬盘的功耗，避免功耗过大造成对硬盘的损害，提高了产品竞争力。
需要说明的是，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，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种控制硬盘功耗的设备，如图2所示，设备200包括：
计算模块，计算模块配置为计算硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将最大功耗值保存到寄存器中，其中最大功耗值配置为依据当前执行的操作的平均功耗值实时增减；
判断模块，判断模块配置为响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
添加模块，添加模块配置为响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将当前操作添加到操作队列中等待；
执行模块，执行模块配置为响应于NAND单元中的其他LUN操作完成，执行操作队列中等待的操作。
在本发明的一个优选实施例中，还包括调节模块，调节模块配置为：
计算对硬盘的NAND单元的每种操作的平均功耗值，并将平均功耗值保存在硬盘的寄存器中；
响应于接收到对硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断寄存器中保存的最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于寄存器中保存的最大功耗值的剩余值大于当前操作对应的平均功耗值；
执行操作并将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值减少当前操作对应的平均功耗值；
响应于当前操作完成，将寄存器中存储的最大功耗值的剩余值增加当前操作对应的平均功耗值。
在本发明的一个优选实施例中，对硬盘的NAND单元操作包括读操作、写操作和擦操作。
在本发明的一个优选实施例中，计算模块还配置为：
基于控制器计算出硬盘中的DDR单元和PCIE单元的功耗值的和为A；
基于硬盘的产品定位确定硬盘的上限功耗值B；
硬盘的NAND单元支持的最大功耗值为B-A。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (10)

1.一种控制硬盘功耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算所述硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将所述最大功耗值保存到所述寄存器中，其中所述最大功耗值配置为依据当前执行的操作的平均功耗值实时增减；
响应于接收到对所述硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将所述当前操作添加到操作队列中等待；
响应于所述NAND单元中的其他LUN操作完成，执行所述操作队列中等待的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
计算对硬盘的NAND单元的每种操作的平均功耗值，并将所述平均功耗值保存在所述硬盘的所述寄存器中；
响应于接收到对所述硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值大于当前操作对应的平均功耗值，执行所述操作并将所述寄存器中存储的所述最大功耗值的剩余值减少当前操作对应的所述平均功耗值；
响应于所述当前操作完成，将所述寄存器中存储的所述最大功耗值的剩余值增加所述当前操作对应的所述平均功耗值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对硬盘的NAND单元操作包括读操作、写操作和擦操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将所述最大功耗值保存到所述寄存器中包括：
基于控制器计算出所述硬盘中的DDR单元和PCIE单元的功耗值的和为A；
基于所述硬盘的产品定位确定所述硬盘的上限功耗值B；
所述硬盘的NAND单元支持的最大功耗值为B-A。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
使用从物理结构读取到缓存区的时间除以从缓存区传输到DDR单元的时间以得到读操作需要使用的最少LUN的数量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
使用从缓存区写入到物理结构的时间除以从缓存区传输到DDR单元的时间以得到写操作需要使用的最少LUN的数量。
7.一种控制硬盘功耗的设备，其特征在于，所述设备包括：
计算模块，所述计算模块配置为计算所述硬盘的NAND单元支持的最大功耗值，并将所述最大功耗值保存到所述寄存器中，其中所述最大功耗值配置为依据当前执行的操作的平均功耗值实时增减；
判断模块，所述判断模块配置为响应于接收到对所述硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
添加模块，所述添加模块配置为响应于所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值小于当前操作对应的平均功耗值，将所述当前操作添加到操作队列中等待；
执行模块，所述执行模块配置为响应于所述NAND单元中的其他LUN操作完成，执行所述操作队列中等待的操作。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，还包括调节模块，所述调节模块配置为：
计算对硬盘的NAND单元的每种操作的平均功耗值，并将所述平均功耗值保存在所述硬盘的所述寄存器中；
响应于接收到对所述硬盘的NAND单元中的LUN进行操作的指令，判断所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值是否大于当前操作对应的平均功耗值；
响应于所述寄存器中保存的所述最大功耗值的剩余值大于当前操作对应的平均功耗值；
执行所述操作并将所述寄存器中存储的所述最大功耗值的剩余值减少当前操作对应的所述平均功耗值；
响应于所述当前操作完成，将所述寄存器中存储的所述最大功耗值的剩余值增加所述当前操作对应的所述平均功耗值。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，对硬盘的NAND单元操作包括读操作、写操作和擦操作。
10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述计算模块还配置为：
基于控制器计算出所述硬盘中的DDR单元和PCIE单元的功耗值的和为A；
基于所述硬盘的产品定位确定所述硬盘的上限功耗值B；
所述硬盘的NAND单元支持的最大功耗值为B-A。
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