CN112506427A - 一种降低固态硬盘功耗的方法、系统、设备及介质 - Google Patents

一种降低固态硬盘功耗的方法、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低固态硬盘功耗的方法、系统、设备和存储介质，方法包括：以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到所述数据误码率不超过阈值；采集所述主控芯片的实时功耗，并判断所述实时功耗是否小于或等于所述主控芯片的空闲功耗；以及响应于所述实时功耗小于或等于所述主控芯片的空闲功耗，根据所述实时功耗的大小关闭对应的内核。本发明通过关闭内核和确定块电压值的最小值降低了主控芯片和Nand颗粒的功耗，从而大大降低了固态硬盘的功耗，提升了产品的性能和竞争力。

Description

一种降低固态硬盘功耗的方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及固态硬盘领域，更具体地，特别是指一种降低固态硬盘功耗的方法、系统、计算机设备及可读介质。
背景技术
目前SSD(固态硬盘)越来越普遍，SSD在市场上的占有率越来越高，尤其是服务器中，一个服务器可搭载20多个SSD，在这种大量应用SSD的场合，每天的耗能非常严重，因此，需要一种有效降低SSD功耗的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种降低固态硬盘功耗的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，通过关闭内核和确定块电压值的最小值降低了主控芯片和Nand颗粒的功耗，从而大大降低了固态硬盘的功耗，提升了产品的性能和竞争力。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种降低固态硬盘功耗的方法，包括如下步骤：以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到所述数据误码率不超过阈值；采集所述主控芯片的实时功耗，并判断所述实时功耗是否小于或等于所述主控芯片的空闲功耗；以及响应于所述实时功耗小于或等于所述主控芯片的空闲功耗，根据所述实时功耗的大小关闭对应的内核。
在一些实施方式中，方法还包括：判断固态硬盘的主控芯片是否支持节能模式，响应于所述固态硬盘的主控芯片支持节能模式，控制供电电压以使所述固态硬盘进入节能模式。
在一些实施方式中，方法还包括：将原始数量的一半作为当前发送数量，并向所述当前发送数量个LUN发送数据，监控数据带宽是否满足要求；以及响应于数据带宽满足要求，再次减半当前数量直到数据带宽不满足要求，按照最后一次满足数据带宽的数量发送数据。
在一些实施方式中，方法还包括：响应于数据带宽不满足要求，以并发LUN的形式发送数据，并增大主机风扇的转速。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种降低固态硬盘功耗系统，包括：读取模块，配置用于以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；调整模块，配置用于响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到所述数据误码率不超过阈值；采集模块，配置用于采集所述主控芯片的实时功耗，并判断所述实时功耗是否小于或等于所述主控芯片的空闲功耗；以及执行模块，配置用于响应于所述实时功耗小于或等于所述主控芯片的空闲功耗，根据所述实时功耗的大小关闭对应的内核。
在一些实施方式中，系统还包括判断模块，配置用于：判断固态硬盘的主控芯片是否支持节能模式，响应于所述固态硬盘的主控芯片支持节能模式，控制供电电压以使所述固态硬盘进入节能模式。
在一些实施方式中，系统还包括第二调整模块，配置用于：将原始数量的一半作为当前发送数量，并向所述当前发送数量个LUN发送数据，监控数据带宽是否满足要求；以及响应于数据带宽满足要求，再次减半当前数量直到数据带宽不满足要求，按照最后一次满足数据带宽的数量发送数据。
在一些实施方式中，系统还包括第二执行模块，配置用于：响应于数据带宽不满足要求，以并发LUN的形式发送数据，并增大主机风扇的转速。
本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：基于网络的动态切片技术，将业务网络与管理网络进行合并整理，当业务需求大于管理需求时，快速切割整合网络，以达到管理替代业务，并且可动态扩容，仅需修改承载力即可实现动态扩容，大大提升了整体运维效率。
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为本发明提供的降低固态硬盘功耗的方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的降低固态硬盘功耗的计算机设备的实施例的硬件结构示意图。
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。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种降低固态硬盘功耗的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的降低固态硬盘功耗的方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
S1、以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；
S2、响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到数据误码率不超过阈值；
S3、采集主控芯片的实时功耗，并判断实时功耗是否小于或等于主控芯片的空闲功耗；以及
S4、响应于实时功耗小于或等于主控芯片的空闲功耗，根据实时功耗的大小关闭对应的内核。
SSD包括主控芯片、中控单元和功耗采集单元。主控芯片为SSD的核心单元，它承接了整个数据中转，连接闪存芯片和外部接口。中控单元可以是带有采集功能的单片机，也可以是其他控制类芯片，它主要负责监控主控芯片的实时功耗以及提供必要的控制功能。功耗采集单元需与中控单元相配合来采集功耗，功耗采集单元的主要作用是采集电流和电压，将电流和电压信息提供给中控单元。
在一些实施方式中，方法还包括：判断固态硬盘的主控芯片是否支持节能模式，响应于所述固态硬盘的主控芯片支持节能模式，控制供电电压以使所述固态硬盘进入节能模式。
主控芯片上电后，中控单元立即监控主控芯片是否支持低功耗模式，若支持低功耗模式，则控制主控芯片的供电电压使主控芯片进入低功耗模式，若主控芯片不支持低功耗模式，则不对主控芯片的供电电压进行控制，主控芯片继续工作在正常电压模式。大部分的主控芯片，由于目前的工艺水平和制造水平，不能确保所有的批次的主控芯片在出厂时都是可以支持低功耗模式的，即使是同一批次，也不能保证每个主控芯片均支持低功耗模式。所以此步骤对于降低功耗是具有极大意义的，可以保证只要芯片支持低功耗模式，通过外部控制的方式即可以使得主控芯片发挥最大优势，达到降低功耗的目的。
以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值。一个SSD盘中具有多颗Nand颗粒，比如一个8T盘内部具有32颗256GB的Nand颗粒，当SSD运行时，为保证性能，会对Nand颗粒中不同Block施加偏大的电压值，从而使主控芯片对Nand颗粒中的数据读取正确性提高，但是Block中的电压值大了以后，功耗必然会升高。因此，在本发明实施例中，在数据读取初期，施加一个最小Block电压值使得主控芯片对Nand颗粒中数据进行读取，此时同时进行数据错误判断。
响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到数据误码率不超过阈值。若数据误码率超过设定值，则加大Block电压值(以0.1V为步进值)，同时主控芯片对Nand颗粒中数据进行读取，此时同时进行数据错误判断，若数据误码率仍然超过设定值，则Block电压值继续加大，以此类推，直到满足数据误码率小于设定值为止。通过此方法，尽可能的降低了Block电压值，从而最大限度降低Nand功耗，进而达到降低整盘功耗的目的。
采集主控芯片的实时功耗，并判断实时功耗是否小于或等于主控芯片的空闲功耗。响应于实时功耗小于或等于主控芯片的空闲功耗，根据实时功耗的大小关闭对应的内核。中控单元通过功耗采集单元对主控芯片的功耗进行实时采集，并与主控芯片空闲时功耗进行对比，若中控单元采集的主控芯片功耗小于或等于主控芯片空闲时的功耗，则输出低功耗信号给主控单元，主控单元通过关闭非必要内核达到减少功耗的目的。
主控芯片内部有多个内核，且各个核之间是相互独立的，正常情况下，主控芯片在空闲状态时，不具备自主控制不必要核关闭达到控制功耗的目的，本发明实施例将空闲状态进行核实(通过对比实时采集的功耗大小进行判断)并自主发出低功耗信号给主控单元，主控单元强制关闭非必要内核达到降低功耗的目的。当业务来临时，中控单元会感知业务压力，并通知主控芯片立即唤醒非必要核，达到提升性能的目的。
在一些实施方式中，方法还包括：将原始数量的一半作为当前发送数量，并向所述当前发送数量个LUN发送数据，监控数据带宽是否满足要求；以及响应于数据带宽满足要求，再次减半当前数量直到数据带宽不满足要求，按照最后一次满足数据带宽的数量发送数据。
目前SSD中主控芯片对Nand颗粒的读写，为保证单位时间内读写的数据量尽可能多，也就是保证带宽尽可能大，主控芯片会同时对单颗Nand的多个LUN并发读数据和写数据，但这会导致一个问题，单个的LUN进行读和写数据是占用一个功耗单位，同时多个LUN并发读数据和写数据则会占用多个功耗单位，这会导致同一瞬时时间功耗急剧增加，功耗增加后温度会急剧上升，温度上升反而会导致功耗也增大，这是一个恶性循环，会白白浪费非必要的功耗，本步骤提出一种解决方法，为控制多个LUN的并发时间，并最大限度保证数据带宽，将并发LUN读写数据改为组合顺序发LUN，即同一时间向之前一半(挑选偶数的LUN)的LUN进行数据发送，发送完后再向基数的LUN进行数据发送，此时同时监控数据带宽是否满足，若满足，则再将LUN的发送组合数目再减半发送，依次类推达到满足即可以满足带宽要求又可以降低功耗的目的。
在一些实施方式中，方法还包括：响应于数据带宽不满足要求，以并发LUN的形式发送数据，并增大主机风扇的转速。若监控的数据带宽不满足，则主控芯片会以满足带宽为首要目的，不降低发送组合数目，以并发LUN的形式并发数据，同时向BMC发送请求增大服务器或者搭载的主机风扇转速的要求，以最大限度的降低SSD盘片的温度，从而不会导致恶性循环，损耗非必要的功耗。
需要特别指出的是，上述降低固态硬盘功耗的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于降低固态硬盘功耗的方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种降低固态硬盘功耗的系统，包括：读取模块，配置用于以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；调整模块，配置用于响应于数据误码率超过阈值，提高所述块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到所述数据误码率不超过阈值；采集模块，配置用于采集所述主控芯片的实时功耗，并判断所述实时功耗是否小于或等于所述主控芯片的空闲功耗；以及执行模块，配置用于响应于所述实时功耗小于或等于所述主控芯片的空闲功耗，根据所述实时功耗的大小关闭对应的内核。
在一些实施方式中，系统还包括判断模块，配置用于：判断固态硬盘的主控芯片是否支持节能模式，响应于所述固态硬盘的主控芯片支持节能模式，控制供电电压以使所述固态硬盘进入节能模式。
在一些实施方式中，系统还包括第二调整模块，配置用于：将原始数量的一半作为当前发送数量，并向所述当前发送数量个LUN发送数据，监控数据带宽是否满足要求；以及响应于数据带宽满足要求，再次减半当前数量直到数据带宽不满足要求，按照最后一次满足数据带宽的数量发送数据。
在一些实施方式中，系统还包括第二执行模块，配置用于：响应于数据带宽不满足要求，以并发LUN的形式发送数据，并增大主机风扇的转速。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：S1、以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；S2、响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到数据误码率不超过阈值；S3、采集主控芯片的实时功耗，并判断实时功耗是否小于或等于主控芯片的空闲功耗；以及S4、响应于实时功耗小于或等于主控芯片的空闲功耗，根据实时功耗的大小关闭对应的内核。
在一些实施方式中，步骤还包括：判断固态硬盘的主控芯片是否支持节能模式，响应于所述固态硬盘的主控芯片支持节能模式，控制供电电压以使所述固态硬盘进入节能模式。
在一些实施方式中，步骤还包括：将原始数量的一半作为当前发送数量，并向所述当前发送数量个LUN发送数据，监控数据带宽是否满足要求；以及响应于数据带宽满足要求，再次减半当前数量直到数据带宽不满足要求，按照最后一次满足数据带宽的数量发送数据。
在一些实施方式中，步骤还包括：响应于数据带宽不满足要求，以并发LUN的形式发送数据，并增大主机风扇的转速。
如图2所示，为本发明提供的上述降低固态硬盘功耗的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图2所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。
处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。
存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的降低固态硬盘功耗的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的降低固态硬盘功耗的方法。
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据降低固态硬盘功耗的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置303可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置304可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个降低固态硬盘功耗的方法对应的程序指令/模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的降低固态硬盘功耗的方法。
执行上述降低固态硬盘功耗的方法的计算机设备的任何一个实施例，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。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。
最后需要说明的是，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，降低固态硬盘功耗的方法的程序可存储于一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，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(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。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低固态硬盘功耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；
响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到所述数据误码率不超过阈值；
采集所述主控芯片的实时功耗，并判断所述实时功耗是否小于或等于所述主控芯片的空闲功耗；以及
响应于所述实时功耗小于或等于所述主控芯片的空闲功耗，根据所述实时功耗的大小关闭对应的内核。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
判断固态硬盘的主控芯片是否支持节能模式，响应于所述固态硬盘的主控芯片支持节能模式，控制供电电压以使所述固态硬盘进入节能模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将原始数量的一半作为当前发送数量，并向所述当前发送数量个LUN发送数据，监控数据带宽是否满足要求；以及
响应于数据带宽满足要求，再次减半当前数量直到数据带宽不满足要求，按照最后一次满足数据带宽的数量发送数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于数据带宽不满足要求，以并发LUN的形式发送数据，并增大主机风扇的转速。
5.一种降低固态硬盘功耗的系统，其特征在于，包括：
读取模块，配置用于以最小块电压值对Nand颗粒中数据进行读取，并判断数据误码率是否超过阈值；
调整模块，配置用于响应于数据误码率超过阈值，提高块电压值并返回再次对Nand颗粒中数据进行读取，直到所述数据误码率不超过阈值；
采集模块，配置用于采集所述主控芯片的实时功耗，并判断所述实时功耗是否小于或等于所述主控芯片的空闲功耗；以及
执行模块，配置用于响应于所述实时功耗小于或等于所述主控芯片的空闲功耗，根据所述实时功耗的大小关闭对应的内核。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括判断模块，配置用于：
判断固态硬盘的主控芯片是否支持节能模式，响应于所述固态硬盘的主控芯片支持节能模式，控制供电电压以使所述固态硬盘进入节能模式。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括第二调整模块，配置用于：
将原始数量的一半作为当前发送数量，并向所述当前发送数量个LUN发送数据，监控数据带宽是否满足要求；以及
响应于数据带宽满足要求，再次减半当前数量直到数据带宽不满足要求，按照最后一次满足数据带宽的数量发送数据。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括第二执行模块，配置用于：
响应于数据带宽不满足要求，以并发LUN的形式发送数据，并增大主机风扇的转速。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，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1-4任意一项所述方法的步骤。
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