DE102016009224A1

DE102016009224A1 - Verbesserte Leistungssteuerung von Datenspeicherarrays

Info

Publication number: DE102016009224A1
Application number: DE102016009224.6A
Authority: DE
Inventors: Robert Michael Lester; Todd Christopher McNally
Original assignee: HGST Netherlands BV
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2017-02-02
Also published as: GB201612840D0; CN106406489A; GB2540882A; US20170031409A1; CN106406489B; IE20160189A1; US10372185B2

Abstract

Um verbesserten Betrieb von Datenspeichereinrichtungen und -systemen bereitzustellen, werden hierin verschiedene Systeme, Vorrichtungen, Verfahren und Software bereitgestellt. In einem ersten Beispiel wird ein Datenspeichersystem dargelegt. Das Datenspeichersystem beinhaltet Datenspeichereinrichtungen, die zur Speicherung und zum Abrufen von Daten konfiguriert sind, Leistungsversorgungsmodule, die konfiguriert sind, um Leistung zumindest an die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen bereitzustellen, und ein Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, mit den Leistungsversorgungsmodulen assoziierte Leistungseigenschaften zu überwachen, um einen verminderten Leistungszustand zu erkennen. Auf den verminderten Leistungszustand reagierend ist das Verwaltungssteuergerät konfiguriert, Anpassungen an einer Leistungsfähigkeit der Datenspeichereinrichtungen herzustellen, um den verminderten Leistungszustand zu mildern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Aspekte der Offenbarung betreffen das Gebiet der Datenspeicherung und Arrays von Datenspeichereinrichtungen in Datenspeichersystemen.
STAND DER TECHNIK
Computer und Netzwerksysteme wie Datenspeichersysteme, Serversysteme, Cloudspeichersysteme, Personalcomputer und Arbeitsstationen beinhalten üblicherweise Datenspeichereinrichtungen zum Speichern und Abrufen von Daten. Diese Datenspeichereinrichtungen können Festplattenlaufwerke (HDDs), Solid-State-Speicherlaufwerke (SSDs), Bandspeichereinrichtungen, optische Speicherlaufwerke, Hybridspeichereinrichtungen, die sowohl rotierende als auch Festkörper-Datenspeicherelemente beinhalten, und andere Massenspeichereinrichtungen beinhalten.
Da Computersysteme und Netzwerke in der Anzahl und in den Fähigkeiten wachsen, gibt es einen Bedarf an immer wachsender Speicherkapazität. Rechenzentren, Cloud-Rechenanlagen und andere bedarfsgerechte Verarbeitungssysteme haben den Bedarf an digitalen Datenspeichersystemen weiter erhöht, die fähig sind, gewaltige Datenmengen zu übertragen und zu halten. Rechenzentren können diese große Menge an Datenspeichereinrichtungen in verschiedenen gestellmontierten und hochdichten Speicherkonfigurationen unterbringen.
Während Dichten und Arbeitslasten für die Datenspeichereinrichtungen wachsen, können einzelne Datengehäuse Ausfälle an assoziierter Leistungsversorgungsausrüstung erfahren, was zu erhöhten Ausfallraten für redundante Leistungsversorgungsausrüstung beitragen kann. Darüber hinaus kann, wenn eine Leistungsversorgung in einem bestimmten Datengehäuse Ausfälle erfährt, der Betrieb des Datengehäuses angehalten werden. Wenn redundante Leistungsversorgungen eingesetzt werden, kann ein Ausfall einer ersten Leistungsversorgung kaskadieren, um weitere Ausfälle von Leistungsversorgungen aufgrund von plötzliche oder Spitzenbelastung an den verbleibenden Leistungsversorgungen zu verursachen.
ÜBERSICHT
Um verbesserten Betrieb von Datenspeichereinrichtungen und -systemen bereitzustellen, werden hierin verschiedene Systeme, Vorrichtungen, Verfahren und Software bereitgestellt. In einem ersten Beispiel wird ein Datenspeichersystem dargelegt. Das Datenspeichersystem beinhaltet Datenspeichereinrichtungen, die zur Speicherung und zum Abrufen von Daten konfiguriert sind, Leistungsversorgungsmodule, die konfiguriert sind, um Leistung zumindest an die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen bereitzustellen, und ein Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, mit den Leistungsversorgungsmodulen assoziierte Leistungseigenschaften zu überwachen, um einen verminderten Leistungszustand zu erkennen. Auf den verminderten Leistungszustand reagierend ist das Verwaltungssteuergerät konfiguriert, Anpassungen an einer Leistungsfähigkeit der Datenspeichereinrichtungen herzustellen, um den verminderten Leistungszustand zu milder.
In einem anderen Beispiel wird ein Betriebsverfahren eines Datenspeichersystems bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet ein Speichern und Abrufen von Daten in einer Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, ein Bereitstellen von Leistung an zumindest die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen und Verwendung eines oder mehrerer Leistungsversorgungsmodule und ein Überwachen von Leistungseigenschaften, die mit dem einen oder den mehreren Leistungsversorgungsmodulen assoziiert sind, um einen verminderten Leistungszustand zu erkennen. Auf den verminderten Leistungszustand reagierend beinhaltet das Verfahren ein Herstellen von Anpassungen an einer Leistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, um den verminderten Leistungszustand zu entschärfen.
In einem anderen Beispiel wird eine Datenspeicherbaugruppe bereitgestellt. Die Datenspeicherbaugruppe beinhaltet eine Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, die Medien zur Speicherung und zum Abruf von Daten, ein Gehäuse, das konfiguriert ist, die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen zu umgeben und strukturell zu stützen, eine Vielzahl von Leistungsversorgungen, die konfiguriert sind, Leistung zumindest an die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen im Gehäuse bereitzustellen, und ein Steuersystem umfassen, das konfiguriert ist, Betriebsmerkmale der Leistungsversorgungen unter Verwendung eines oder mehrerer Leistungsversorgungsüberwachungsgeräte zu überwachen. Das Steuersystem ist konfiguriert, mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen anzupassen, um den Leistungsverbrauch der Datenspeicherbaugruppe unter einem Schwellen-Leistungspegel zu halten, wenn mindestens eine der Vielzahl von Leistungsversorgungen einen verminderten Betriebszustand erfährt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Viele Aspekte der Offenbarung können besser unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen verstanden werden. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, stattdessen wird eine klare Illustration der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung betont. Darüber hinaus bezeichnen in den Zeichnungen gleiche Bezugsziffern entsprechende Teile durch die mehreren Ansichten hinweg. Während mehrere Ausührungsformen in Verbindung mit diesen Zeichnungen beschrieben werden, ist die Offenbarung nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Im Gegenteil, es sollen alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abgedeckt werden.
1 ist ein Systemdiagramm, das ein Datensystem illustriert.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsverfahren eines Datenspeichersystems illustriert.
3 ist ein Systemdiagramm, das ein Datensystem illustriert.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsverfahren eines Datenspeichersystems illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Datenspeichereinrichtungen, wie Festplattenlaufwerke (HDDs), Solid-State-Laufwerke (SSDs) und Hybridplattenlaufwerke, die sowohl rotierende als auch Festkörperspeicherelemente aufweisen, können in verschiedenen Array-Konfigurationen wie gestellmontierten Gehäusen beinhaltet sein, die dutzende von individuellen Laufwerken beherbergen. Kühlung oder Lüftungsgebläse können in den Gehäusen beinhaltet sein, um Luftströmung über die verschiedenen Laufwerke zu leiten. Leistungsversorgungsausrüstung kann auch beinhaltet sein, um Leistung an die verschiedenen Speichereinrichtungen bereitzustellen, um Eingangsleistung von einer Nutz- oder Gebäudeinfrastruktur in eine von den Speichereinrichtungen verwendbare Form umzuwandeln und um andere Funktionen bereitzustellen, wie Netzausfallfunktionen, Leistungsüberwachungsfunktionen und Ähnliches. Wenn eine erste Leistungsversorgung ausfällt oder einen verminderten Leistungszustand erfährt, können verbleibende Leistungsversorgungen für die verminderte oder ausfallende Leistungsversorgung kompensieren, indem sie fortfahren, Leistung an die assoziierten Speicherlaufwerke bereitzustellen. Dies kann jedoch zu erhöhter Belastung der verbleibenden Leistungsversorgungen und in manchen Fällen zu „Klemm”-Zuständen führen, in denen eine rasche Lasterhöhung an einer verbleibenden Leistungsversorgung bewirken kann, dass die verbleibende Leistungsversorgung überlastet wird oder gar ausfällt.
Laufwerke, die rotierende Medien einbinden, wie unter anderem rotierende magnetische Medien von Festplattenlaufwerken, beinhalten auch verschiedene elektromechanische Elemente, um Lese/Schreib-Köpfe über den sich drehenden Medien zu positionieren. Diese elektromechanischen Elemente beinhalten Anker, Motoren, Antriebe, Schwingspulen, Servos oder andere Elemente, die assoziierte Verlustleistungsmerkmale aufweisen können. Typischerweise positioniert eine Speichereinrichtung die assoziierten Lese/Schreib-Elemente über einem gewünschten Teil der Medien so schnell wie möglich, um Verzögerungszeiten zum Lesen und Schreiben von Daten zu reduzieren. Bei sich drehenden Medien jedoch, auch wenn der Lese/Schreib-Kopf an einer richtigen peripheren Stelle, nämlich einer Datenspur positioniert ist, müssen die Medien jedoch möglicherweise weiterhin einen Teil einer vollen Drehung machen, um einen gewünschten Datenblock unter den Lese/Schreib-Kopf zu platzieren. Dieser Prozess des Bewegens der Lese/Schreib-Köpfe an eine gewünschte Spurposition wird üblicherweise als eine Suchoperation bezeichnet.
Just-in-Time(JIT)-Suchtechniken wurden entwickelt, die einen Vorteil von Suchverzögerungen beim Positionieren von Datenblöcken auf den sich drehenden Medien unter den Lese/Schreib-Köpfen nutzen. Verschiedene Nachführalgorithmen können eine Position der sich drehenden Medien relativ zu einer aktuellen Position des Lese/Schreib-Kopfes identifizieren und eine Zeit festschreiben, um die Lese/Schreib-Köpfe auf eine gewünschte Position zu bewegen, um den gewünschten Datenblock zu einer gewünschten Zeit ohne zusätzliche Rotationsverzögerungen zu treffen, die nach Positionierung des Lese/Schreib-Kopfes angefallen sind. Diese JIT-Techniken verwenden üblicherweise weniger Spitzenleistung als nur Positionieren des Lese/Schreib-Kopfes so schnell, wie es die elektromechanischen Elemente erlauben. Zusätzlich können JIT-Techniken verschiedene wählbare Niveaus von Suchleistungsfähigkeit beinhalten, wie 256 Niveaus in manchen Beispielen.
Die hierin besprochenen Beispiele können Anpassungen zumindest an der Suchleistungsfähigkeit von Datenspeichereinrichtungen anwenden, um einen Leistungsverbrauch von Datenspeicherarrays und assoziierten Datenspeichereinrichtungen zu beeinflussen. Als ein erstes Beispiel eines Datenspeichersystems wird 1 gezeigt. 1 ist ein Systemdiagramm, das ein System 100 illustriert. Das System 100 beinhaltet ein Datenspeichersystem 110 und ein oder mehrere Hostsysteme 140. Das Datenspeichersystem 110 und das Hostsystem 140 kommunizieren über eine Speicherverbindung 130. Das Datenspeichersystem 110 kann in einer Umgebung beinhaltet sein, die ein oder mehrere Datenspeicherarrays enthält, wie einer gestellmontierten Rechenumgebung.
In 1 umfasst das Datenspeichersystem 110 eine Baugruppe, die ein Verwaltungssteuergerät 111, Leistungssensoren 112, ein Gehäuse 113, eine Vielzahl von Leistungsversorgungen 115–116 und eine Vielzahl von Datenspeichereinheiten 120–124 beinhaltet. Jede der Datenspeichereinheiten 120–124 kann ein oder mehrere rotierende Speichermedien beinhalten, wie in der detaillierten Ansicht für die Datenspeichereinrichtung 124 gezeigt, die als rotierende Medien 125 und Lese/Schreib-Köpfe/Ankerbaugruppe 126 beinhaltend gezeigt wird. In manchen Beispielen beinhalten beliebige der Datenspeichereinrichtungen 120–124 Festkörperspeichermedien und können rotierende Medien weglassen. Das Verwaltungssteuergerät 111 ist kommunikativ an die Datenspeichereinrichtungen 120–124 und die Leistungssensoren 112 gekoppelt. Obwohl das Verwaltungssteuergerät 111 in diesem Beispiel als intern zum Datenspeichersystem 110 gezeigt wird, sollte klar sein, dass das Verwaltungssteuergerät 111 in anderen Beispielen in anderen Elementen extern zum Datenspeichersystem 110 beinhaltet sein kann.
Im Betrieb erhält das Datenspeichersystem 110 Lese- oder Schreibtransaktionen über die Speicherverbindung 130, die vom Hostsystem 140 ausgegeben werden, wie Schreiboperationen 131 und Leseoperationen 132. Reagierend auf Leseoperationen können einzelne Datenspeichereinrichtungen im Datenspeichersystem 110 Daten zur Übertragung zum Hostsystem 140 abrufen, die auf assoziierten Speichermedien gespeichert sind. Reagierend auf Schreiboperationen können einzelne Datenspeichereinrichtungen im Datenspeichersystem 110 Daten auf den assoziierten Speichermedien speichern. Es sollte klar sein, dass andere Komponenten des Datenspeichersystems 110 und der Datenspeichereinrichtungen 120–124 aus Gründen der Klarheit in 1 weggelassen sind, wie Transaktionswarteschlangen, Rahmen, Lüfter, Verschaltung, Lese/Schreib-Köpfe, Medien, Anker, Vorverstärker, Sende-Empfänger, Prozessoren, Verstärker, Motoren, Servos, Gehäuse und andere elektrische und mechanische Elemente.
Um den Betrieb des Datensystems 100 weiter zu illustrieren, wird 2 bereitgestellt. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsverfahren eines Datenspeichersystems 110 illustriert. Auf die Operationen von 2 wird unten in Klammern Bezug genommen. In 2 speichert das Datenspeichersystem 110 Daten im Datenspeichersystem 110 unter Verwendung der im Gehäuse 113 positionierten Datenspeichereinrichtungen 120–124 und ruft diese ab (201). Das Datenspeichersystem 110 empfängt Lese- und Schreiboperationen über eine Hostschnittstelle 330 und beliebige der Datenspeichereinrichtungen 120–124 können diese Operationen handhaben, wie zum Beispiel durch Speichern von Schreibdaten oder Abrufen von Lesedaten. Leseoperationen können Lesevorgänge 132 beinhalten, die vom Verwaltungssteuergerät 111 empfangen werden, und Schreiboperationen können Schreibvorgänge 131 beinhalten, die vom Verwaltungssteuergerät 111 empfangen werden. Andere Transaktionen oder Operationen können zur Handhabung durch das Verwaltungssteuergerät 111 empfangen werden, wie unter anderem Metadatenoperationen, Wartungsoperationen oder Administrationsoperationen.
Während des Betriebs des Datenspeichersystems 110 misst (202) das Verwaltungssteuergerät 111 Leistungsinformationen, die mit dem Datenspeichersystem 110 assoziiert sind. Ein oder mehrere Leistungssensoren 112 sind im Datenspeichersystem 110 beinhaltet, um Leistungsverbrauch zu messen, neben anderen leistungsbezogenen Metriken oder Merkmalen, wie Stromaufnahme oder Spannungspegel. Der Leistungsverbrauch kann mit der von irgendeiner der Speichereinrichtungen 120–124, dem Verwaltungssteuergerät 111 oder anderen Elementen, wie Lüfter, Anzeigen, Benutzeroberflächenelemente oder anderen Komponenten, die Leistung von irgendeiner der Leistungsversorgungen 115–116 empfangen, verbrauchten Leistung verbunden sein. Diese Leistungssensoren können die verschiedenen Leistungsinformationen überwachen, die mit jeder der Leistungsversorgungen 115–116 assoziiert sind, und diese Leistungsinformationen an das Verwaltungssteuergerät 111 übertragen, das die Leistungsinformationen überwacht (202). Die Leistungsinformationen können Leistungsinformationen zu Eingabe, Ausgabe und Verbrauch in Watt (W), Spannungen in Volt (V) und Strom in Ampere (A) anzeigen, neben anderen Einheiten und Messwerten. Der Betriebsstatus der Leistungsversorgungen 115–116 kann auch überwacht werden, um zu identifizieren, wenn irgendwelche der Leistungsversorgungen 115–116 ausfallen oder einen verminderten Betriebsstatus erfahren.
Das Datenspeichersystem 110 erkennt (203) verminderte Leistungsfähigkeit, die mit einer Leistungsversorgung assoziiert ist. Diese verminderte Leistungsfähigkeit kann mit einer einzigen Leistungsversorgung des Datenspeichersystems 110 oder mit mehr als einer Leistungsversorgung assoziiert sein. Die verminderte Leistungsfähigkeit kann beinhalten, wenn eine Leistungsversorgung, wie die Leistungsversorgung 115 oder 116 ausfällt. Der Ausfall kann einen Ausfall von Komponenten, die die Leistungsversorgung umfassen, oder von einer Eingangsleistungsquelle für diese bestimmte Leistungsversorgung beinhalten. In vielen Beispielen ist eine Vielzahl von Leistungsversorgungsmodulen im Datenspeichersystem 110 beinhaltet, und eines (oder mehrere) der Leistungsversorgungsmodule kann einen Ausfall erfahren, der darin resultieren kann, dass diese Leistungsversorgung keine Ausgangsenergie mehr an die Speichereinrichtungen 120–124 bereitstellen kann. Da jedoch mehr als ein Leistungsversorgungsmodul, wie die Leistungsversorgungen 115–116 auf redundante Weise beinhaltet sind, können dann die Leistungsversorgungen, die funktionsfähig bleiben, den verschiedenen Komponenten des Datenspeichersystems 110 weiterhin Leistung bereitstellen.
In anderen Beispielen tritt die verminderte Leistungsfähigkeit auf, wenn eine Leistungsversorgung weiterhin funktioniert, aber eine Eingangsleistungsquelle für diese Leistungsversorgung entfernt wird oder in Spannung reduziert wird. Die Sensoren 112 und das Verwaltungssteuergerät 111 können ein Eingangsleistungsmerkmal überwachen, wie durch Überwachen eines Eingangsspannungspegels für jede Leistungsversorgung, und können bestimmen, wann ein bestimmter Eingangsspannungspegel unter einen Schwellenwert fällt. Dieser Schwellenwert kann einen niedrigeren Spannungspegel anzeigen, der aus Spannungsabfallzuständen oder anderen Fehlerzuständen an einer Leitung resultiert, die dieser bestimmten Leistungsversorgung Leistung bereitstellt.
Das Datenspeichersystem 110 stellt Anpassungen zumindest an Operationen der Datenspeichereinrichtungen 120–124 her (204), um die verminderte Leistungsfähigkeit der Leistungsversorgungen zu entschärfen. Wenn im Datenspeichersystem 110 eine erste Leistungsversorgung ausfällt, können eine oder mehrere verbleibende redundante Leistungsversorgungen den Elementen des Datenspeichersystems 110 weiterhin Leistung bereitstellen. Diese verbleibenden operierenden Leistungsversorgungen könnten jedoch eine Erhöhung der Arbeitslast erfahren, da eine Leistungsversorgung weniger verfügbar ist, um einen Anteil der Leistungsarbeitslast bereitzustellen. Wenn zum Beispiel zwei Leistungsversorgungen im Datenspeichersystem 110 beinhaltet sind, können die Leistungsversorgungen die Arbeitslast für Leistungsumwandlungs- und Verteilungsaufgaben untereinander aufteilen und jede würde eine Hälfte des Leistungsverbrauchsbedarfs des Datenspeichersystems 110 bereitstellen, obwohl andere Verhältnisse und Arbeitslastaufteilungen möglich sind. Wenn jedoch eine der zwei Leistungsversorgungen ausfällt, muss die verbleibende Leistungsversorgung die gesamte Leistung für das Datenspeichersystem 110 liefern. Um eine Erhöhung der Arbeitslast für die verbleibende Leistungsversorgung zu verhindern oder um ein Überlasten der verbleibenden Leistungsversorgung zu entschärfen, kann das Datenspeichersystem 110 Anpassungen an den Operationen zumindest der Datenspeichereinrichtungen 120–124 durchführen.
Diese Anpassungen können ein Ändern einer Suchleistungsfähigkeit der Datenspeichereinrichtungen 120–124 beinhalten, zum Beispiel wenn die Datenspeichereinrichtungen 120–124 rotierende Medien mit assoziierten Lese/Schreib-Kopf-Komponenten umfassen. Wenn Anpassungen oder Änderungen an Suchoperationen reagierend auf eine verminderte Leistungsfähigkeit einer Leistungsversorgung gemacht werden, können diese Anpassungen durch das Verwaltungssystem 111 an beliebige der Datenspeichereinrichtungen 120–124 angeordnet werden. Die Suchoperationen einer Datenspeichereinrichtung können assoziierte Verzögerungen beinhalten, mit denen ein Lese/Schreib-Kopf von einer anfänglichen Position über ein Speichermedium an eine gewünschte Spurposition bewegt wird. Diese Suchoperationen wünschen möglicherweise, dass die Lese/Schreib-Köpfe so schnell wie möglich bewegt werden. Dies kann jedoch zu erhöhter Verlustleistung in den verschiedenen elektromechanischen Elementen führen, die die Lese/Schreib-Köpfe bewegen oder positionieren. Suchoperationen der Datenspeichereinrichtungen im Datenspeichersystem 110 können modifiziert werden, um eine Spitzengeschwindigkeit der verschiedenen elektromechanischen Elemente zu reduzieren, die die Lese/Schreib-Köpfe bewegen oder positionieren. Diese Reduktion in Spitzengeschwindigkeit kann zu geringerer Verlustleistung durch diese Elemente führen, niedrigerer Verlustleistung jeder Speichereinrichtung und auch aggregiert durch das Datenspeichersystem 110.
Verschiedene Anpassungen an Sucheigenschaften der Datenspeichereinrichtungen 120–124 können gemacht werden. Ein Suchprofil kann zum Beispiel für eine oder mehrere der Datenspeichereinrichtungen 120–124 angepasst werden, was eine Spitzenverlustleistung über einen Bereich von Suchoperationen reduziert. Kürzere Suchoperationen können zum Beispiel eine geringere Reduktion in Nachführgeschwindigkeit als längere Suchoperationen aufweisen, um eine Nettoreduktion in Verlustleistung zu bieten. In anderen Beispielen werden alle Suchoperationen um ein vorbestimmtes Ausmaß reduziert, wie einen Prozentsatz an Drehzahl, Zeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Leistungsverbrauch, um assoziierte Lese/Schreib-Köpfe zu positionieren.
In weiteren Beispielen kann eine Just-in-Time(JIT)-Suchoperation festgeschrieben und für beliebige der Datenspeichereinrichtungen 120–124 angepasst werden. Diese JIT-Suchoperationen können die Ankunft eines Lese/Schreib-Kopfes an einer gewünschten Position über eine gewünschte Datenspur der Speichermedien terminieren, um eng mit einem gewünschten Datenblock oder Datensektor innerhalb dieser Datenspur übereinzustimmen. JIT-Operationen können verschiedene Anpassungsniveaus aufweisen, wie 256 Niveaus in manchen Beispielen, oder eine Teilmenge davon. Das Verwaltungssteuergerät 311 kann auf von irgendeinem der Leistungssensoren 112 gemessenen Leistungsinformationen Anpassungen an den JIT-Niveaus oder anderen Sucheigenschaften durchführen.
Wenn nicht rotierende Medien eingesetzt werden, wie Festkörpermedien, können Leistungsanpassungen durchgeführt werden, wie Reduzieren eines Durchsatzes von assoziierten Festkörperspeicherkomponenten, Drosselung einer Schreibleistungsfähigkeit der Festkörpermedien, um Leistungsverbrauch für Schreiboperationen zu begrenzen, oder Anhalten von Schreiboperationen auf Flash-Medien, während anstehende Schreibdaten in anderen Festkörpermedien wie nichtflüchtigem Speicher oder flüchtigem Speicher zwischengespeichert werden. Weitere Anpassungen werden in den anderen Beispielen unten besprochen.
Diese Anpassungen können durchgeführt werden, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems 110 zu reduzieren, zum Beispiel, um Leistungsverbrauch unter einen Leistungsverbrauchsschwellenwert zu begrenzen. Die verbleibende eine oder die verbleibenden mehreren Leistungsversorgungen können zum Beispiel größere Arbeitslasten erfahren, wenn eine erste Leistungsversorgung ausfällt und reagierend kann der Leistungsverbrauch für das Datenspeichersystem 110 reduziert werden, um den Leistungsverbrauch innerhalb eines vorbestimmten Nennbereichs für die verbleibenden Leistungsversorgungen zu begrenzen. In manchen Beispielen kann der Leistungsverbrauch auf ein Niveau reduziert werden, der einer aufgrund des Ausfalls der ersten Leistungsversorgung verlorenen Leistungskapazitätsmenge entspricht, wie auf die Hälfte eines ursprünglichen Leistungsverbrauchsniveaus, wenn zwei Leistungsversorgungen eingesetzt werden und eine erste ausfällt. Die Anpassungen können wirksam bleiben, bis eine Leistungsversorgung hinzugefügt oder ersetzt wird, um eine Leistungsversorgungskapazität des Datenspeichersystems 110 zurück zum ursprünglichen Niveau vor dem Ausfall zu bringen.
Gleichermaßen, wenn eine Leistungsversorgung nicht ausfällt, aber eine Eingangsspannung in eine Leistungsversorgung unter einen Schwellenwert fällt, dann können diese Anpassungen auch durchgeführt werden, um eine Reduktion in Leistung zu entschärfen, die dem Spannungsabfall entspricht, oder eine Erhöhung in Stromaufnahme von der Quelle/vom Eingang aufgrund des Spannungsabfalls zu entschärfen. Falls eine Eingangsspannung an irgendeine der Leistungsversorgungen 115–116 um ein erstes Ausmaß fällt, wie zehn Prozent (10%), dann kann der entsprechende Leistungsverbrauch im Datenspeicherarray 110 um dieses erste Ausmaß reduziert werden, wie zum Beispiel um 10%, um eine Belastung an den Leistungsversorgungen während des Eingangsspannungsabfalls konstant zu halten. Andere Ausmaße an Skalierung des Leistungsverbrauchs aufgrund niedrigerer Eingangsleistungspegel können erreicht werden.
Andere Anpassungen beinhalten ein Reduzieren oder Anhalten von Hintergrund-Medienscans (BMS) oder Prüfungen der Datenintegrität der Datenspeichereinrichtungen 120–124. In weiteren Beispielen können beliebige der Datenspeichereinrichtungen 120–124 abgeschaltet werden oder assoziierte rotierende Medien auf eine langsamere Rate heruntergedreht oder der Betrieb angehalten werden, um den Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems 110 zu reduzieren. Kombinationen dieser Techniken können eingesetzt werden und diese Änderungen können nur auf ausgewählte der Datenspeichereinrichtungen 120–124 sowie auf die gesamte Sammlung der Datenspeichereinrichtungen 120–124 angewandt werden.
Zurückkehrend zu den Elementen von 1 umfasst das Datenspeichersystem 110 eine Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen 120–124. Diese Datenspeichereinrichtungen sind durch ein oder mehrere Speicherverbindungen an das Verwaltungssteuergerät 111 gekoppelt, das eine serielle ATA-Schnittstelle, eine SAS-Schnittstelle (Serial Attached Small Computer System), eine IDE-Schnittstelle (Integrated Drive Electronics), eine NVMe-Schnittstelle (Non-Volatile Memory Express), eine ATA-Schnittstelle, eine PCIe-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express), eine USB-Schnittstelle (Universal Serial Bus), eine drahtlose Schnittstelle, eine Direct Media Interface (DMI), eine Ethernet-Schnittstelle, eine Netzwerkschnittstelle oder eine andere Kommunikations- und Datenschnittstelle umfassen kann, einschließlich Kombinationen, Varianten und Verbesserungen davon. Das Datenspeichersystem 110 kann auch Zwischenspeichersysteme, Rahmen, Gehäuse, Lüfter, Zwischenanschlüsse, Verkabelung oder andere Verschaltungen und Ausrüstungen umfassen.
Das Verwaltungssteuergerät 111 beinhaltet Verarbeitungsverschaltung, Kommunikationsschnittstellen und eine oder mehrere nicht-transitorische computerlesbare Speichereinrichtungen. Die Verarbeitungsverschaltung kann einen oder mehrere Mikroprozessoren und andere Verschaltung umfassen, die Firmware aus dem Speicher zum Betrieb wie hierin besprochen abruft und ausführt. Die Verarbeitungsverschaltung kann innerhalb einer einzigen Verarbeitungseinheit implementiert sein, aber kann auch über mehrere Verarbeitungseinheiten oder Teilsysteme verteilt sein, die beim Ausführen von Programmanweisungen zusammenarbeiten. Beispiele der Verarbeitungsverschaltung beinhalten Universal-Zentralprozessoreinheiten, anwendungsspezifische Prozessoren und Logikeinrichtungen sowie eine beliebige andere Art von Verarbeitungseinrichtung, Kombinationen oder Varianten davon. Die Kommunikationsschnittstellen können eine oder mehrere Speicherschnittstellen zum Kommunizieren mit Hostsystemen, Netzwerken und Ähnlichem beinhalten. Die Kommunikationssysteme können Sende-Empfänger, Schnittstellenverschaltung, Anschlüsse, Puffer, Mikrocontroller und andere Schnittstellenausrüstung beinhalten.
Die Leistungssensoren 112 umfassen jeweils einen oder mehrere Messfühler zum Messen von Leistungsverbrauch, Stromaufnahme, Spannungspegeln oder anderen assoziierten Eigenschaften des Datenspeichersystems 110, wie Eingangsspannungen/-ströme für jede der Leistungsversorgungen 115–116 oder Leistungsverbräuche für die Datenspeichereinrichtungen 120–124 und andere Komponenten, die mit Gehäuse 113 assoziiert sind.
Die Leistungssensoren 112 können Strommessfühler, Spannungsmessfühler, Leistungsverbrauchverarbeitungselemente oder andere Leistungsmessfühler umfassen. Strommessfühler können Strommesswiderstände, Operationsverstärker, Vergleichsschaltungen, magnetische Strommessfühler, Hall-Effekt-Messfühler oder andere Strommessfühler beinhalten. Spannungsmessfühler können Spannungsteiler, Operationsverstärker oder andere analoge oder digitale Spannungsmessfühler beinhalten. Die Leistungssensoren 112 können auch verschiedene Schnittstellen zum Kommunizieren von gemessenen Leistungsinformationen wie an das Verwaltungssteuergerät 111 beinhalten. Diese Schnittstellen können neben anderen Elementen Sende-Empfänger, Analog-Digital-Wandlerelemente, Verstärker, Filter, Signalprozessoren beinhalten. In manchen Beispielen können die Leistungssensoren 112 jeweils Mikrocontrollerelemente, programmierbare Logik oder diskrete Logik beinhalten, um den Betrieb der Leistungssensoren 112 zu steuern. In Beispielen, in denen die Datenspeichereinrichtungen 120–124 jeweils einen der Leistungssensoren 112 beinhalten, können die Datenspeichereinrichtungen Ausrüstung und Verschaltung beinhalten, um Leistungsinformationen über eine assoziierte Speicher- oder Hostschnittstelle an das Verwaltungssteuergerät 111 zu übertragen.
Das Gehäuse 113 umfasst strukturelle Elemente, um die Elemente des Datenspeichersystems 110 zu beherbergen und strukturell zu stützen. Das Gehäuse 113 kann neben anderen Elementen Gestellelemente, Rahmen, Befestigungselemente, Gestellmontagefunktionen, Belüftungsfunktionen beinhalten. In vielen Beispielen beinhaltet das Gehäuse 113 auch Lüfter oder andere Kühlungs- und Belüftungselemente, um Luftströmung an die Elemente des Datenspeichersystems 110 bereitzustellen.
Das Datenspeichersystem 110 beinhaltet auch eine oder mehrere Leistungsversorgungen 115–116, um externe Eingangsleistungsquellen umzuwandeln oder um den Elementen des Datenspeichersystems 110 verschiedene Formen von elektrischer Energie bereitzustellen. Die Leistungsversorgungen 115–116 umfassen neben anderen Elementen jeweils Leistungswandlungselemente, Leistungselektronik, Transformatoren, Spannungswandlungsverschaltungen. In manchen Beispielen beinhalten die Leistungsversorgungen 115–116 jeweils Spannungs-, Strom- oder Leistungsüberwachungsverschaltungen und können diese überwachten Informationen dem Verwaltungssteuergerät 111 bereitstellen. Die Leistungsversorgungen 115–116 können auch ein oder mehrere Lüftungsgebläse beinhalten, um den Leistungsversorgungen 115–116 und anderen Komponenten im Gehäuse 113 Kühlung und Belüftung bereitzustellen. In Betrieb wandeln die Leistungsversorgungen 115–116 jeweils Netzleistung um, die von einer Anlage oder einem Energieversorgungsunternehmen bereitgestellt wird, und bereiten diese auf Spannungs- und Stromanforderungen der Elemente des Datenspeichersystems 110 auf. Dies kann Aufspannverschaltung, Abspannverschaltung, Strom- oder leistungsbegrenzende und überwachende Verschaltung, AC-DC-Wandlungsverschaltung, Gleichspannungswandlungsverschaltung, Leistungsfaktorkorrekturverschaltung oder elektromagnetische Interferenzentschärfungsverschaltung beinhalten, neben anderen Leistungswandlungsfunktionen und -verschaltungen.
Jede der Datenspeichereinrichtungen 120–124 beinhaltet ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien, auf die über einen oder mehrere Lese/Schreib-Köpfe und assoziierte elektromechanische Elemente zugegriffen werden kann. In 1 wird eine beispielhafte Detailansicht der Datenspeichereinrichtung 124 gezeigt, um die rotierenden Medien 125 und die Lese/Schreib-Köpfe und die Anker-Baugruppe 126 hervorzuheben, und diese Elemente können in jeder der Datenspeichereinrichtungen 120–124 beinhaltet sein, obwohl unter den Datenspeichereinrichtungen Varianten möglich sind. Die Datenspeichereinrichtungen 120–124 können auch jeweils Verarbeitungsverschaltung, Kommunikationsschnittstellen, Anker, Vorverstärker, Sende-Empfänger, Prozessoren, Verstärker, Motoren, Servos, Gehäuse und andere elektrische und mechanische Elemente beinhalten. Die Datenspeichereinrichtungen 120–124 können jeweils ein Festplattenlaufwerk, ein Hybridlaufwerk, ein Solid-State-Laufwerk oder eine andere computerlesbare Speichereinrichtung umfassen, einschließlich Kombinationen davon. Die Datenspeichereinrichtungen 120–124 können jeweils weitere Elemente beinhalten, wie die für Plattenlaufwerke 320–323 in 3 besprochenen, obwohl Varianten möglich sind. Die computerlesbaren Speichermedien der Datenspeichereinrichtungen 120–124 können jeweils rotierende magnetische Speichermedien beinhalten, aber können zusätzlich andere Medien wie Solid-State-Laufwerkselemente, Zwischenspeicher oder Zwischenspeichersysteme beinhalten. Diese anderen Medien können Festkörperspeichermedien, optische Speichermedien, nicht rotierende magnetische Medien, magnetische Phasenwechsel-Medien, spinbasierte Speichermedien oder andere Speichermedien beinhalten, einschließlich Kombinationen, Varianten und Verbesserungen davon. In manchen Beispielen können die Datenspeichereinrichtungen 120–124 jeweils ein Hybridplattenlaufwerk umfassen, das zusätzlich zu rotierenden magnetischen Speichermedien Festkörperspeicherelemente einsetzt. Assoziierte Speichermedien können verschiedene magnetische Speicherschemata einsetzen, wie zufällige Schreibtechniken, Shingled Magnetic Recording (SMR) oder Senkrechtaufzeichnung (PMR), einschließlich Kombinationen, Varianten und Verbesserungen davon.
Das Hostsystem 140 kann Verarbeitungselemente, Datenübertragungselemente und Benutzeroberflächenelemente beinhalten. In manchen Beispielen ist das Hostsystem 140 eine Zentralprozessoreinheit einer Recheneinrichtung oder eines Rechensystems. In anderen Beispielen beinhaltet das Hostsystem 140 auch Speicherelemente, Datenspeicher- und Übertragungselemente, Steuerelemente, Logikelemente, Firmware, Ausführungselemente und andere Verarbeitungssystemkomponenten. In noch anderen Beispielen umfasst das Hostsystem 140 einen RAID-Controllerprozessor oder einen Speichersystem-Zentralprozessor, wie einen Mikroprozessor, Mikrocontroller, ein Field Programmable Gate Array (FPGA) oder ein anderes Verarbeitungs- und Logikgerät, einschließlich Kombinationen davon. Das Hostsystem 140 kann Benutzeroberflächenelemente beinhalten oder an diese über eine Schnittstelle ankoppeln, was einem Benutzer des Datensystems 100 erlauben kann, die Operationen des Datensystems 100 zu steuern oder den Status oder die Operationen des Datensystems 100 zu überwachen. Diese Benutzeroberflächenelemente können grafische oder Textanzeigen, Indikatorleuchten, Netzwerkschnittstellen, Webschnittstellen, Software-Schnittstellen, Benutzereingabegeräte oder andere Benutzeroberflächenelemente beinhalten. Das Hostsystem 140 kann auch Schnittstellenverschaltung und Elemente zur Handhabung von Kommunikationen über den Bus 130 beinhalten, wie Logik, Verarbeitungsteile, Puffer, Sende-Empfänger und Ähnliches.
Der Bus 130 kann einen oder mehrere serielle oder parallele Datenverbindungen beinhalten, wie eine PCIe-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express), eine serielle ATA-Schnittstelle, eine SAS-Schnittstelle (Serial Attached Small Computer System), eine IDE-Schnittstelle (Integrated Drive Electronics), eine ATA-Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle (Universal Serial Bus), eine drahtlose Schnittstelle, eine Direct Media Interface (DMI), eine Ethernet-Schnittstelle, eine Netzwerkschnittstelle oder eine andere Kommunikations- und Datenschnittstelle, einschließlich Kombinationen, Varianten und Verbesserungen davon. Obwohl ein Bus 130 in 1 gezeigt wird, sollte klar sein, dass eine oder mehrere diskrete Verbindungen zwischen den Elementen des Datensystems 100 eingesetzt werden können.
Als ein weiteres Beispiel wird ein Datenspeichersystem, das ein Datenspeicherarray einsetzt, in 3 gezeigt. 3 ist ein Systemdiagramm, das ein Datenspeichersystem 300 illustriert. Das Datenspeichersystem 300 beinhaltet eine Speicherbaugruppe 310 und ein oder mehrere Hostsysteme 350. Das Speichersystem 310 und das Hostsystem 350 kommunizieren über eine Speicherverbindung 360. Verschiedene Elemente der Speicherbaugruppe 310 können im Datenspeichersystem 110 von 1 beinhaltet sein, obwohl Varianten möglich sind. Obwohl eine Speicherbaugruppe 310 in 3 gezeigt wird, sollte klar sein, dass mehr als eine Speicherbaugruppe beinhaltet und mit dem Hostsystem 350 oder anderen Hostsystemen verknüpft sein könnte, wie in einer Datenspeicherumgebung, die viele Datenspeicherarrays einsetzt.
Die Speicherbaugruppe 310 kann eine Speicherbaugruppe mit assoziiertem Gehäuse und assoziierten strukturellen Elementen umfassen, die in ein Gestell einsetzbar ist, das andere Speicherbaugruppen halten kann, wie eine gestellmontierte Serverumgebung. Das Gehäuse kann strukturelle Elemente beinhalten, um die Vielzahl der Speicherlaufwerke zu montieren, und kann auch mindestens einen externen Anschluss zum kommunikativen Koppeln von Steuersystem 370 oder Hostschnittstelle 371 der Speicherbaugruppe 310 über eine Speicherverbindung 360 beinhalten.
Die Speicherbaugruppe 310 kann ein redundantes Array unabhängiger Platten (RAID) oder ein JBOD-Gerät („Just a Bunch of Disks”) umfassen, das eine Vielzahl von unabhängigen Platten beinhaltet, die segmentiert und dem Hostsystem 350 als eine oder mehrere logische Laufwerke präsentiert werden können. In manchen Beispielen umfasst die Speicherbaugruppe 310 eine virtuelle Anordnung von Platten (Virtual bunch of disks, VBOD), was eine oder mehrere Schichten von Abstraktion zwischen physischen Speicherlaufwerken und externen Schnittstellen hinzufügt. Eine VBOD kann verschiedene Arten von magnetischen Aufzeichnungstechnologien und abstrakten Front-End-Interaktionen der jeweiligen Aufzeichnungstechnologie einsetzen. SMR-Festplattenlaufwerke (Shingled magnetic recording) weisen zum Beispiel üblicherweise aufgrund der geschuppten Natur angrenzender Datenspuren Ineffizienzen bei zufälligen Schreibvorgängen auf. In SMR-Beispielen abstrahiert die VBOD die SMR-Laufwerke und erlaubt zufällige Schreibvorgänge und zufällige Lesevorgänge, während sie gleichzeitig zugrunde liegende SMR-Medien aufweist, die letztendlich die assoziierten Daten halten. Andere Aufzeichnungstechniken können eingesetzt werden, wie Senkrechtaufzeichnung (PMR) oder HAMR (Heat-assisted magnetic recording, wärmeunterstützte Magnetaufzeichnung), einschließlich Varianten, Verbesserungen und Kombinationen davon.
Die Speicherverbindung 360 kann eine oder mehrere Verbindungen beinhalten, obwohl in 3 eine einzige Verbindung gezeigt wird. Die Speicherverbindung 360 kann eine Speicher- oder Datenträgerschnittstelle, wie SATA (Serial Attached ATA), SAS (Serial Attached SCSI), FibreChannel, USB (Universal Serial Bus), SCSI InfiniBand, NVMe, PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), Ethernet, Internetprotokoll (IP) oder andere parallele oder serielle Speicher- oder Peripherieschnittstellen umfassen, einschließlich Varianten und Kombinationen davon.
Das Hostsystem 350 kann ein oder mehrere Rechen- und Netzwerksysteme beinhalten, wie Personalcomputer, Server, Cloudspeichersysteme, Paketnetzwerke, Verwaltungssysteme oder andere Computer- und Netzwerksysteme, einschließlich Kombinationen und Varianten davon. Im Betrieb gibt das Hostsystem 350 über die Speicherverbindung 360 neben anderen Befehlen oder Operationen, die Steueranweisungen, Metadatenabfrageoperationen, Konfigurationsanweisungen und Ähnliches beinhalten können, Lese- und Schreibbefehle oder Operationen an die Speicherbaugruppe 310 aus. Gleichermaßen kann die Speicherbaugruppe 310 über die Speicherverbindung 360 Lesedaten neben anderen Informationen wie grafische Benutzeroberflächeninformationen, Statusinformationen, Betriebsinformationen, Laufwerksuchinformationen, Temperaturinformationen, Leistungsinformationen, Ausfallmeldungen, Warnmeldungen und Ähnliches übertragen.
Die Speicherbaugruppe 310 beinhaltet eine Vielzahl von Festplattenlaufwerken (HDDs), nämlich die HDDs 320–323, obwohl eine beliebige Anzahl von HDDs beinhaltet sein kann. Obwohl 3 Festplattenlaufwerke für jede der HDDs 320–323 anzeigt, sollte klar sein, dass die HDDs 320–323 jeweils Hybridlaufwerke umfassen können, die rotierende Medien und Festkörperspeicherkomponenten umfassen, die in Tandem arbeiten. In weiteren Beispielen werden Solid-State-Laufwerke (SSDs), optische Speicherlaufwerke oder andere nicht-transitorische computerlesbare Speichereinrichtungen eingesetzt. Jede HDD 320–323 ist durch eine oder mehrere Speicherverknüpfungen an das Steuersystem 370 gekoppelt, das in diesem Beispiel SAS-Verbindungen (Serial Attached SCSI) umfasst, obwohl andere Verknüpfungstypen eingesetzt werden können.
Jede HDD 320–323 kann ähnliche Elemente umfassen und zu Beispielzwecken wird in 3 eine detaillierte Ansicht der HDDs 320–323 als rotierende Speichermedien 324, Lese/Schreib-Köpfe 325 und optionale Leistungssensoren 330–333 beinhaltend gezeigt, obwohl Varianten unter den HDDs 320–323 möglich sind. Die HDDs 320–323 können weitere Elemente, wie Anker, Vorverstärker, Sende-Empfänger, Prozessoren, Verstärker, Motoren, Servos, Außenschichten, Dichtungen, Gehäuse und andere elektrische und mechanische Elemente beinhalten.
Die Speicherbaugruppe 310 beinhaltet auch Leistungsversorgungen 345–346, ein Leistungsüberwachungsmodul 347, ein Steuersystem 370, eine oder mehrere Lüftungsgebläse 340–341 und ein Speichergehäuse 312. Das Steuersystem 370 beinhaltet eine Verarbeitungsverschaltung 372, ein Laufwerksteuergerät 373, ein Speichersystem 374 und eine Hostschnittstelle (I/F) 371. Ferner beinhaltet das Steuersystem 370 Firmware 375, die ein Leistungsmodul 376 und ein Entschärfungsmodul 377, das wie unten beschrieben arbeitet, wenn es von zumindest einer Verarbeitungsverschaltung 372 ausgeführt wird.
Das Leistungsüberwachungsmodul 347 umfasst einen oder mehrere Messfühler zum Messen von Leistungsverbrauch, Stromaufnahme, Spannungspegeln oder anderen assoziierten leistungsbezogenen Eigenschaften der Speicherbaugruppe 310, wie Eingangsspannungen/-ströme für jede der Leistungsversorgungen 345–346 oder Leistungsverbrauch für die HDDs 320–323 und andere Komponenten, die mit der Speicherbaugruppe 310 assoziiert sind. Das Leistungsüberwachungsmodul 347 kann Strommessfühler, Spannungsmessfühler, Leistungsverbrauchverarbeitungselemente oder andere Leistungsmessfühler umfassen. Strommessfühler können Strommesswiderstände, Operationsverstärker, Vergleichsschaltungen, magnetische Strommessfühler, Hall-Effekt-Messfühler oder andere Strommessfühler beinhalten. Spannungsmessfühler können Spannungsteiler, Operationsverstärker oder andere analoge oder digitale Spannungsmessfühler beinhalten. Das Leistungsüberwachungsmodul 347 kann auch verschiedene Schnittstellen zum Kommunizieren von gemessenen Leistungsinformationen wie an das Steuersystem 370 über Verwaltungsverbindungen 343 beinhalten. Diese Schnittstellen können neben anderen Elementen Sende-Empfänger, Analog-Digital-Wandlerelemente, Verstärker, Filter, Signalprozessoren beinhalten. In manchen Beispielen kann das Leistungsüberwachungsmodul 347 jeweils Mikrocontrollerelemente beinhalten, um den Betrieb des Leistungsüberwachungsmoduls 347 zu steuern.
In 3 beinhaltet jede HDD optional auch assoziierte Leistungsüberwachungselemente 330–333, die ähnliche Elemente wie das Leistungsüberwachungsmodul 347 umfassen können. Diese Leistungsüberwachungsgeräte können unter den elektronischen oder mechanischen Elementen jeder HDD beinhaltet sein und können mit der HDD assoziierten Leistungsverbrauch messen. Jede HDD kann auch Ausrüstung und Verschaltung beinhalten, um von den assoziierten Leistungsüberwachungselementen 330–333 bestimmte Leistungsinformationen über eine assoziierte Speicherschnittstelle an das Steuersystem 370 zu übertragen.
Das Speichergehäuse 312 umfasst strukturelle Elemente, um die Elemente der Speicherbaugruppe 310 zu beherbergen und strukturell zu stützen. Das Gehäuse 312 kann neben anderen Elementen Gestellelemente, Rahmen, Befestigungselemente, Gestellmontagefunktionen, Belüftungsfunktionen beinhalten. In vielen Beispielen beinhaltet das Gehäuse 312 auch Lüfter 340–341 oder andere Kühlungs- und Belüftungselemente, um Luftströmung an die Elemente der Speicherbaugruppe 310 bereitzustellen. Das Gehäuse 312 kann auch Leistungsversorgungselemente beinhalten, um externe Leistungsquellen umzuwandeln oder den Elementen der Speicherbaugruppe 310 verschiedene Formen elektrischer Leistung bereitzustellen. Die Lüfter 340–341 können einen beliebigen Lüftertyp umfassen, wie Axial-, Zentrifugal- und Querstromlüfter oder andere Lüftertypen, die assoziierte Luftschlitze, Schaufeln oder andere gerichtete Elemente beinhalten, einschließlich Kombinationen und Varianten davon.
Das Steuersystem 370 handhabt Speicheroperationen für die Speicherbaugruppe 310, wie Empfangen von Speicheroperationen von Hostsystemen über die Speicherverbindung 360 in der Hostschnittstelle 371. Schreibdaten 331 können in einer oder mehreren Schreiboperationen empfangen werden und Lesedaten 332 können als Reaktion auf eine oder mehrere Leseoperationen an Hosts bereitgestellt werden. Einem Hostsystem kann eine Schnittstelle bereitgestellt werden, wie eine einzelne (oder redundante) Ethernet-Schnittstelle, eine SATA-Schnittstelle, eine SAS-Schnittstelle, eine FibreChannel-Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle, eine SCSI-Schnittstelle, eine InfiniBand-Schnittstelle, eine NVMe-Schnittstelle, eine PCIe-Schnittstelle oder eine IP-Schnittstelle, die dem Hostsystem erlaubt, auf die Speicherkapazität der HDD-Baugruppe zuzugreifen. Das Steuersystem 370 kann eine beliebige Anzahl von logischen Datenträgern oder logischen Speichereinheiten über die verschiedenen HDDs in der Speicherbaugruppe 310 hinweg einrichten, was Segmentierung, redundante Arrays, Bänderung oder andere Datenspeichertechniken umfassen kann.
Die Hostschnittstelle 371 beinhaltet eine oder mehrere Speicherschnittstellen zum Kommunizieren mit Hostsystemen, Netzwerken und Ähnlichem über zumindest eine Verbindung 360. Die Hostschnittstelle 371 kann Sende-Empfänger, Schnittstellenverschaltung, Anschlüsse, Puffer, Mikrocontroller und andere Schnittstellenausrüstung umfassen. Die Hostschnittstelle 371 kann auch eine oder mehrere E/A-Warteschlangen beinhalten, die Speicheroperationen über die Verbindung 360 empfangen und diese Speicheroperationen zur Handhabung durch die Verarbeitungsverschaltung 372 Puffern.
Das Steuersystem 370 beinhaltet auch die Verarbeitungsschaltung 372, das Laufwerksteuergerät 373 und das Speichersystem 374. Die Verarbeitungsverschaltung 372 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren und andere Verschaltung umfassen, die Firmware 375 aus dem Speichersystem 374 abruft und ausführt. Die Verarbeitungsverschaltung 372 kann innerhalb einer einzigen Verarbeitungseinheit implementiert sein, aber kann auch über mehrere Verarbeitungseinheiten oder Teilsysteme verteilt sein, die beim Ausführen von Programmanweisungen zusammenarbeiten. Beispiele der Verarbeitungsverschaltung 372 beinhalten Universal-Zentralprozessoreinheiten, anwendungsspezifische Prozessoren und Logikeinrichtungen sowie eine beliebige andere Art von Verarbeitungseinrichtung, Kombinationen oder Varianten davon. In manchen Beispielen beinhaltet die Verarbeitungsverschaltung 372 eine Ein-Chip-Systemeinrichtung oder eine Mikroprozessoreinrichtung, wie einen Intel Atom-Prozessor, MIPS-Mikroprozessor und ähnliches.
Das Laufwerksteuergerät 373 kann eine oder mehrere Laufwerksteuerkreise und Prozessoren beinhalten, die verschiedene Datenredundanzhandhabungsaktionen unter den verschiedenen HDDs der Speicherbaugruppe 310 steuern können. Das Laufwerksteuergerät 373 beinhaltet auch HDD-Schnittstellen, wie SAS-Schnittstellen, um an die verschiedenen HDDs in der Speicherbaugruppe 310 zu koppeln. In manchen Beispielen kommunizieren das Laufwerksteuergerät 373 und die Verarbeitungsverschaltung 372 über eine PCIe-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express) oder andere Kommunikationsschnittstellen. In manchen Beispielen umfasst das Laufwerksteuergerät 373 ein RAID-Steuergerät, einen RAID-Prozessor oder eine andere RAID-Verschaltung. In anderen Beispielen handhabt das Laufwerksteuergerät 373 eine Verwaltung einer bestimmten Aufzeichnungstechnologie, wie SMR- oder HAMR-Techniken. Wie hierin erwähnt, können Elemente und Funktionen des Laufwerksteuergeräts 373 mit der Verarbeitungsverschaltung 313 integriert werden.
Das Speichersystem 374 kann beliebige nicht-transitorische computerlesbare Speichermedien umfassen, die von der Verarbeitungsverschaltung 372 oder dem Laufwerksteuergerät 373 gelesen werden können und die Firmware 375 speichern können. Das Speichersystem 374 kann flüchtige und nichtflüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien beinhalten, die in irgendeinem Verfahren oder irgendeiner Technologie zur Speicherung von Informationen wie computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule und andere Daten implementiert sind. Zusätzlich zu Speichermedien kann das Speichersystem 374 in manchen Implementierungen auch Kommunikationsmedien beinhalten, über die die Firmware 375 kommuniziert werden kann. Das Speichersystem 374 kann als einzelne Speichereinrichtung implementiert werden, aber kann auch über mehrere Speichereinrichtungen oder Teilsysteme implementiert werden, die gemeinsam angeordnet oder relativ zueinander verteilt angeordnet sind. Das Speichersystem 374 kann zusätzliche Elemente umfassen, wie ein Steuergerät, das mit der Verarbeitungsverschaltung 372 kommunizieren kann. Beispiele von Speichermedien des Speichersystems 374 beinhalten Speicher mit wahlfreiem Zugriff, schreibgeschützten Speicher, Magnetplatten, optische Platten, Flash-Speicher, SSDs, Phasenwechselspeicher, Magnetkassetten, Magnetband, magnetische Plattenspeicher oder andere magnetische Speichereinrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschten Informationen zu speichern, und auf das von einem Anweisungsausführungssystem zugegriffen werden kann, sowie eine beliebige Kombination oder Variante davon, oder einen beliebigen anderen Typ von Speichermedien.
Die Firmware 375, das Leistungsmodul 376 und das Entschärfungsmodul 377 können in Programmanweisungen implementiert werden und können, wenn sie vom Steuersystem 370 im Allgemeinen oder von der Verarbeitungsverschaltung 372 im Besonderen ausgeführt werden, neben anderen Funktionen das Steuersystem 370 oder die Verarbeitungsverschaltung 372 anleiten, wie hierin beschrieben zu arbeiten. Die Firmware 375 kann zusätzliche Prozesse, Programme oder Komponenten wie Betriebssystemsoftware, Datenbanksoftware oder Anwendungssoftware beinhalten. Die Firmware 375, das Leistungsmodul 376 und das Entschärfungsmodul 377 können auch Software oder eine andere Form von maschinenlesbaren Verarbeitungsanweisungen umfassen, die von der Verarbeitungsverschaltung 372 ausführbar sind.
In zumindest einer Implementierung können die Programmanweisungen erste Programmanweisungen beinhalten, die das Steuersystem 370 anleiten, Lese- und Schreiboperationen unter den Datenspeichereinrichtungen zu handhaben, Leistungsverbrauchsinformationen oder einen Leistungsversorgungsbetrieb (Leistungsmodul 376) zu messen und zu überwachen, Maßnahmen zu setzen, um einen Leistungsverbrauch in der Speicherbaugruppe 310 zu ändern (Entschärfungsmodul 377), wie Durchsätze zu ändern, Suchprofile und Eigenschaften zu ändern, Datenintegritätsprüfprozesse zu modifizieren oder die Drehung von HDDs zu verlangsamen, neben anderen Operationen.
Im Allgemeinen kann die Firmware 375, wenn sie in die Verarbeitungsverschaltung 372 geladen und ausgeführt wird, die Verarbeitungsverschaltung 372 insgesamt von einem Universal-Rechensystem in ein Sonder-Rechensystem transformieren, das angepasst ist, wie hierin beschrieben zu arbeiten. Das Codieren von Firmware 375 auf dem Speichersystem 374 kann die physische Struktur des Speichersystems 374 transformieren. Die spezifische Transformation der physischen Struktur kann in verschiedenen Implementierungen dieser Beschreibung von diversen Faktoren abhängen. Beispiele solcher Faktoren können die zum Implementieren der Speichermedien des Speichersystems 374 verwendete Technologie beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, und ob die Computer-Speichermedien als primärer oder sekundärer Speicher gekennzeichnet sind. Wenn die Computer-Speichermedien zum Beispiel als halbleiterbasierter Speicher implementiert sind, kann die Firmware 375 den physischen Zustand des Halbleiterspeichers transformieren, wenn das Programm darin codiert ist. Die Firmware 375 kann zum Beispiel den Zustand von Transistoren, Kondensatoren oder anderen diskreten Schaltkreiselementen transformieren, die den Halbleiterspeicher bilden. Eine ähnliche Transformation kann in Bezug auf magnetische oder optische Medien auftreten. Andere Transformationen von physischen Medien sind möglich, ohne vom Umfang der vorliegenden Beschreibung abzuweichen, wobei die vorangehenden Beispiele nur bereitgestellt wurden, um diese Diskussion zu ermöglichen.
Um den Betrieb des Systems 300 und der Speicherbaugruppe 310 weiter zu illustrieren, wird 4 bereitgestellt. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsverfahren einer Speicherbaugruppe 310 illustriert. Auf die Operationen von 4 wird unten in Klammern Bezug genommen. Die verschiedenen hierin für 4 beschriebenen Operationen können durch eine beliebige Kombination von Elementen in der Speicherbaugruppe 310 durchgeführt werden, wie der Verarbeitungsverschaltung 372 oder des Laufwerksteuergeräts 373 des Steuersystems 370, des Leistungsüberwachungsgeräts 347, der Leistungsversorgungen 345–346 oder durch Elemente der HDDs 320–323.
In 4 empfängt die Speicherbaugruppe 310 Lese- und Schreiboperationen über die Hostschnittstelle 371 und die Verbindung 360. Diese Lese- und Schreiboperationen können vom Hostsystem 350 oder anderen externen Systemen ausgegeben werden. Bei Schreiboperationen werden Schreibdaten mit einer oder mehreren Schreiboperationen assoziiert, die über die Verbindung 360 vom Hostsystem 350 empfangen werden, wie Schreibdaten 361 in 3. Schreibdaten können einen oder mehrere Datenblöcke zur Speicherung durch die Speicherbaugruppe 310 umfassen, die zur Speicherung an einer designierten Speicheradresse oder Speicherstelle unter den HDDs der Speicherbaugruppe 310 angeleitet wird. Die Speicherbaugruppe 310 speichert die Schreibdaten zum späteren Abruf, wie zum Beispiel Lesedaten 362 zur Lieferung an das Hostsystem 350 über die Verbindung 360. Eine bestimmte HDD oder ein bestimmter Satz von HDDs kann designiert werden, Daten für eine bestimmte logische Speichereinheit (LUN) oder Speicherpartition zu handhaben. Lese- oder Schreiboperationen können an beliebige der logischen Partitionen geleitet werden und zeigen eine Speicheradresse, logische Einheit, Partition oder einen anderen Hinweis an, die bzw. der logische Blöcke in der Speicherbaugruppe 310 designiert, an die die Lese- oder Schreiboperationen geleitet werden.
Während des Betriebs der Speicherbaugruppe 310, wie während der Bedienung von Leseoperationen oder Schreiboperationen, überwachen (401) verschiedene Leistungssensoren Leistungsversorgungsmerkmale für die Speicherbaugruppe 310. In 3 werden das Leistungsüberwachungsgerät 347 sowie optional verteilte Leistungsüberwachungsgeräte 330–333 eingesetzt, um Leistungsinformationen für Elemente der Speicherbaugruppe 310 zu messen, wie Leistungsverbrauch, Spannungspegel oder Stromaufnahmen, die mit den Leistungsversorgungen 345–346, HDDs 320–323, dem Steuersystem 370 oder den Lüftern 340–341 verbunden sind. Gleichermaßen kann jede der HDDs 320–323 optional Leistungssensoren beinhalten, wie die durch die Leistungssensoren 330–333 angezeigten. Diese Leistungssensoren 330–333 können den Leistungsverbrauch oder andere damit verbundene Informationen für eine assoziierte HDD der HDDs 320–323 messen.
Die Speicherbaugruppe 310 identifiziert eine oder mehrere verminderte Zustände der Leistungsversorgungen 345–346. In manchen Beispielen überwacht das Leistungsüberwachungsmodul 347 auf den einen oder die mehreren verminderten Zustände und meldet diese Zustände dem Steuersystem 370. In anderen Beispielen überwacht das Steuersystem 370 auf den einen oder die mehreren verminderten Zustände. In noch anderen Beispielen überwachen die HDDs 320–323 unter Verwendung der Leistungssensoren 330–333 auf den einen oder die mehreren verminderten Zustände und melden diese Zustände dem Steuersystem 370. Kombinationen der Überwachung unter Verwendung der verschiedenen leistungsinformationsüberwachenden Elemente der Speicherbaugruppe 310 können eingesetzt werden.
Diese verminderten Leistungszustände können Ausfälle einer oder mehrerer der Leistungsversorgungen der Speicherbaugruppe 310 beinhalten, wie durch Operation 402A angezeigt, oder niedrige Eingangsspannung an einer oder mehreren der Leistungsversorgungen, wie durch Operation 402B angezeigt. Andere verminderte Leistungszustände können einen teilweisen Ausfall einer Leistungsversorgung, ein Überschreiten eines Temperaturschwellenwerts für Leistungsversorgungsausrüstungen durch eine Temperatur innerhalb des Gehäuses 312, Identifikation von Kurzschlüssen oder eine ausgefallene oder verminderte Leistungsumwandlung- oder Filterverschaltung beinhalten, neben anderen degradierten Leistungszuständen.
Ein Ausfall einer Leistungsversorgung kann durch das Leistungsüberwachungsgerät 347 oder das Steuersystem 370 erkannt werden. Eine Ausgangsspannung oder ein Strom kann durch das Leistungsüberwachungsgerät 347 oder das Steuersystem 370 überwacht werden, um zu erkennen, wenn diese Ausgangsspannungen oder Ströme auf einen Nullpegel fallen oder unter einen Schwellenwert fallen. Für jede Leistungsversorgung kann eine Eingangsstromaufnahme überwacht werden, um einen Ausfall dieser Leistungsversorgung zu erkennen, wenn kein Strom mehr aufgenommen wird oder wenn der Strom unter einen Schwellenwert fällt. Diese verschiedenen überwachten Zustände können Betriebsausfälle einer Leistungsversorgung anzeigen.
Wenn eine Leistungsversorgung ausfällt oder aufhört, eine Leistungsausgabe abzugeben, kann eine verbleibende Leistungsversorgung der Speicherbaugruppe 310 fortfahren, Komponenten der Speicherbaugruppe 310 auf redundante Weise Leistung bereitzustellen. Mehr als eine redundante Leistungsversorgung kann in der Speicherbaugruppe 310 beinhaltet sein, und alle Leistungsversorgungen der Speicherbaugruppe 310 können die Handhabung von Leistung parallel untereinander aufteilen, sodass ein Ausfall einer Leistungsversorgung den Betrieb der HDDs 320–323 nicht unterbricht. Deshalb, wenn in der Speicherbaugruppe 310 eine erste Leistungsversorgung ausfällt, können eine oder mehrere verbleibende redundante Leistungsversorgungen den Elementen der Speicherbaugruppe 310 weiterhin Leistung bereitstellen. Diese verbleibenden operierenden Leistungsversorgungen könnten jedoch eine Erhöhung der Arbeitslast erfahren, da eine Leistungsversorgung weniger verfügbar ist, um einen assoziierten Anteil der Leistungsarbeitslast bereitzustellen. Dies kann zu erhöhter Belastung der verbleibenden Leistungsversorgungen und in manchen Fällen zu „Klemm”-Zuständen führen, in denen eine rasche Lasterhöhung an einer verbleibenden Leistungsversorgung bewirken kann, dass die verbleibende Leistungsversorgung überlastet wird oder gar vorzeitig ausfällt.
Wenn zum Beispiel drei Leistungsversorgungen in der Speicherbaugruppe 310 beinhaltet sind, können die Leistungsversorgungen die Arbeitslast für Leistungsumwandlungs- und Verteilungsaufgaben untereinander aufteilen und jede würde ein Drittel des Leistungsverbrauchsbedarfs der Speicherbaugruppe 310 bereitstellen, obwohl andere Verhältnisse und Arbeitslastaufteilungen möglich sind. Wenn jedoch eine der drei Leistungsversorgungen ausfällt, müssen die verbleibenden Leistungsversorgungen die gesamte Leistung für die Speicherbaugruppe 310 liefern. Diese Erhöhung in Belastung für die verbleibenden Leistungsversorgungen kann erhöhte Ausfallraten für diese Leistungsversorgungen oder in extremen Fällen Klemm-Zustände verursachen, die verursachen, dass die verbleibenden Leistungsversorgungen den Betrieb anhalten oder eine schnell in Kapazität reduzierte Ausgangsleistung aufweisen. Um eine Erhöhung der Arbeitslast für die verbleibenden Leistungsversorgungen zu verhindern oder um ein Überlasten der verbleibenden Leistungsversorgungen zu entschärfen, kann das Steuersystem 370 Anpassungen an den Operationen der Speicherbaugruppe 310 durchführen, um einen Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 zu steuern.
Zusätzlich oder alternativ können externe Eingangspegel überwacht werden, um einen verminderten Betrieb einer Leistungsversorgung zu bestimmen. Eingangsspannung kann überwacht werden, um zu identifizieren, wenn die Eingangsspannung außerhalb eines gewünschten Spannungsbereichs fällt. Wenn eine Quelleneingangsspannung abfällt, muss üblicherweise mehr Strom vom externen Eingang aufgenommen werden, um die gleiche Leistungsausgabe herzustellen. Diese zusätzliche Stromaufnahme kann eine von einer Leistungsversorgung generierte Wärme erhöhen, um die Leistungsversorgung oder assoziierte Komponenten über eine gewünschte Temperatur zu erhöhen. Gleichermaßen wird, wenn die Eingangsspannung steigt, weniger Strom aufgenommen, aber Spannungsspitzen- oder Überspannungsschutzelemente können erhöhte Leistung ableiten und zu heiß werden oder zerstörerisch ausfallen und die assoziierte Leistungsversorgung effektiv ausschalten. Bei entweder Über- oder Unterspannungszuständen kann der Betrieb der Leistungsversorgung aufgrund der oben aufgelisteten Beispiele und auch aus dem Grund vermindert sein, dass die Leistungsversorgungen in weniger als idealen Bereichen für verschiedene elektrische und magnetische Komponenten arbeiten, die für Leistungsumwandlungsschaltkreise und Leistungsschutzschaltkreise ausgewählt wurden.
Vorteilhafterweise stellt der hierin beschriebene verbesserte Betrieb eine dynamische Anpassung des Leistungsverbrauchs der Speicherbaugruppe 310 und eine Kompensierung der verminderten Leistungsfähigkeit einer oder mehrerer der Leistungsversorgungen der Speicherbaugruppe 310 durch das Steuersystem 370 bereit. Verschiedene Zielleistungsverbrauchsschwellenwerte können zur Verwendung während des verminderten Betriebs festgelegt werden. Wenn zum Beispiel eine Leistungsversorgung ausfällt, kann ein Leistungsverbrauchsziel oder -schwellenwert festgelegt werden, um den Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 auf einen vorbestimmten nominalen Leistungsausgangspegel von funktionierenden der Leistungsversorgungsmodule zu reduzieren. In anderen Beispielen, wenn eine Leistungsversorgung ausfällt, dann kann der Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 um eine Menge reduziert werden, die die ausgefallene Leistungsversorgung vorher bereitgestellt hat. Während verminderter Eingangsspannungszustände kann der Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 gesenkt werden, um eine Stromaufnahme der Leistungsversorgungen innerhalb eines Strombereichs zu begrenzen, um eine Überlastung der Verschaltung der Leistungsversorgungen zu verhindern.
Sobald ein verminderter Leistungszustand in der Speicherbaugruppe 310 erkannt wird, zum Beispiel vom Steuersystem 370 oder vom Leistungsüberwachungsgerät 347, kann das Steuersystem 370 Betriebsanpassungen an Komponenten in der Speicherbaugruppe 310 wie den HDDs 320–323 durchführen, um den Leistungsverbrauch in der Speicherbaugruppe 310 zu reduzieren. Das Steuersystem 370 wählt (403) eine oder mehrere Maßnahmen für die HDDs 320–323 aus, um die Leistungsverbrauchseigenschaften der Speicherbaugruppe 310 zu ändern. Das Steuersystem 370 kann neben anderen Maßnahmen aus folgenden Maßnahmen auswählen: ein Erhöhen des HDD-Durchsatzes (404) für die HDDs 320–323, eine Anpassung der JIT-Suchleistungsfähigkeit der HDDs 320–323 (405), eine Anpassung der BMS-Datenintegritätsprüfeigenschaften der HDDs 320–323 (406) oder ein Verlangsamen der Drehung einer oder mehrerer HDDs (407). Diese Maßnahmen können einzeln oder in Kombination für ausgewählte HDDs oder für alle HDDs der Speicherbaugruppe 310 durchgeführt werden.
In einer ersten beispielhaften Anpassung an Operationen des Speichersystems 310 passt das Steuersystem 370 die Leistungsfähigkeit der HDDs 320–323 (404) an, zum Beispiel durch Anpassen eines Durchsatzes für die HDDs 320–323. Dieses Durchsatzziel kann einen maximalen Durchsatz oder eine maximale Leistungsfähigkeit für Operationen der HDDs 320–323 setzen, um den Leistungsverbrauch durch jede der HDDs 320–323 nach oben zu begrenzen. Der Durchsatz kann durch Festlegen einer Rate gesteuert werden, mit der Leseoperationen und Schreiboperationen durch die HDDs 320–323 bedient werden, wie ein Ziel oder ein Maximum an Lese- oder Schreibspeicheroperationen pro Sekunden. Das Drosseln des Durchsatzes kann im Steuersystem 370 gehandhabt werden, zum Beispiel durch eine Rate, mit der Operationen in der Verarbeitungsverschaltung 372, im Laufwerksteuergerät 373 oder in der Hostschnittstelle 371 verwaltet werden. Die HDDs 320–323 können auch vom Steuersystem 370 angewiesen werden, mit einem Zieldurchsatz übereinzustimmen. In Beispielen, in denen andere Datenspeicherlaufwerke eingesetzt werden, wie Solid-State-Laufwerke oder auch bei Hybridlaufwerken, die Festkörperspeicherelemente beinhalten, kann der Lese/Schreib-Durchsatz auch gesteuert oder gedrosselt werden, um den Leistungsverbrauch der Datenlaufwerke anzupassen.
Die JIT-Suchleistungsfähigkeit kann vom Steuersystem 370 angepasst werden (405), um die Leistungsnutzung von einzelnen der HDDs der Speicherbaugruppe 310 zu reduzieren. Die Geschwindigkeit von Suchoperationen kann reduziert werden und ein Bereich von Geschwindigkeiten kann über einen Bereich von Suchdistanzen festgelegt werden, um JIT-Suchprofile für jede HDD festzulegen. Diese JIT-Suchprofile können angepasst werden, um die Leistungsnutzung der HDDs 320–323 während Suchoperationen der assoziierten HDDs zu reduzieren. Niedrigere JIT-Suchniveaus verwenden weniger Leistung in einer HDD, indem sie eine langsamere Suchleistungsfähigkeit aufweisen, während höhere JIT-Suchniveaus mehr Leistung in einer HDD verwenden, indem sie eine schnellere Suchleistungsfähigkeit aufweisen.
Wie oben erwähnt können viele diskrete JIT-Suchleistungsfähigkeitsniveaus eingesetzt werden und JIT-Suchprofile können aus den verschiedenen JIT-Suchleistungsfähigkeitsniveaus nach einem gewünschten Leistungsverbrauch für die Speicherbaugruppe 310 ausgewählt werden. Aggressivere Leistungsreduktionen unter Verwendung einer reduzierten Suchleistungsfähigkeit können festgelegt werden, wenn ein niedrigerer Leistungsverbrauch gewünscht wird. Das Steuersystem 370 kann unter verschiedenen JIT-Suchleistungsfähigkeitsniveaus auswählen, um die Leistungsnutzung durch die HDDs während Suchoperationen weiter zu reduzieren. Es kann zum Beispiel aus zehn verschiedenen JIT-Niveaus auf Basis des Leistungsverbrauchs innerhalb eines Leistungsverbrauchsbereichs ausgewählt werden, wobei niedrigere Zielleistungsverbrauchswerte mit langsamerer Suchleistungsfähigkeit korrelieren und höhere Zielleistungsverbrauchswerte mit schnellerer Suchleistungsfähigkeit korrelieren.
Um die JIT-Niveaus oder JIT-Suchleistungsfähigkeit der HDDs 320–323 anzupassen, kann das Steuersystem 370 zuerst ein gewünschtes JIT-Suchleistungsfähigkeitsniveau bestimmen und als Reaktion Anweisungen über assoziierte Speicherschnittstellen an ausgewählte der HDDs 320–323 übertragen. Die HDDs 320–323 können diese Anweisungen empfangen und die Anweisungen implementieren, um nach dem empfangenen JIT-Suchleistungsfähigkeitsniveau oder JIT-Suchleistungsfähigkeitsprofil zu arbeiten, das vom Steuersystem 370 angezeigt wird.
Zusätzlich zum Anpassen der JIT-Suchleistungsfähigkeit der HDDs 320–323 kann das Steuersystem 370 auch den Betrieb verschiedener Hintergrundoperationen der HDDs 320–323 wie Hintergrund-Datenintegritätsprüfungen ändern (406). Diese Hintergrund-Datenintegritätsprüfungen, auch als Hintergrund-Medienscans (BMS) bezeichnet, sind Datenverifizierungsoperationen, die regelmäßig von HDDs durchgeführt werden, um Daten zu verifizieren, die bereits auf die Speichermedien der HDDs geschrieben wurden. Diese BMS-Operationen stellen sicher, dass Daten, die sich auf den Speichermedien befinden, ausreichende Datenintegrität aufweisen, um zu einem späteren Zeitpunkt gelesen zu werden, wenn eine Leseoperation empfangen wird. Diese BMS-Operationen können regelmäßig und über die verschiedenen Speicherbereiche der Speichermedien auftreten. Üblicherweise handhabt die assoziierte HDD BMS-Operationen unabhängig von einem externen Steuersystem. BMS-Operationen können jedoch mit der Zeit zu mehr Verlustleistung durch eine HDD führen und tragen zum erhöhten Leistungsverbrauch einzelner HDDs und innerhalb des Gehäuses 312 bei. In diesem Beispiel kann das Steuersystem 370 BMS-Operationen für eine oder mehrere der HDDs 320–323 deaktivieren. Das Steuersystem 370 kann Anweisungen über eine Leistungsschnittstelle einer assoziierten HDD übertragen, um anzuweisen, dass die HDD die BMS-Operationen für diese HDD deaktiviert oder aktiviert.
Das Anpassen des Durchsatzes, der JIT-Suchleistungsfähigkeit, der BMS-Operationen oder anderer Eigenschaften der HDDs 320–323 oder der Datenbaugruppe 310 kann zu niedrigerem Leistungsverbrauch innerhalb des Gehäuses 312 und deshalb besseren Betriebsbedingungen für die Leistungsversorgungen führen, wenn die Speicherbaugruppe 310 aufgrund von ausgefallenen Leistungsversorgungen oder niedrigen Eingangsspannungen verminderte Leistungszustände erfährt. Leistungsverbrauchszustände können jedoch existieren, die nicht gut auf diese Anpassungen und Maßnahmen reagieren, wie zum Beispiel während extrem vermindertem Leistungsbetrieb. In diesen Fällen können weitere Maßnahmen vom Steuersystem 370 getätigt werden.
Eine oder mehrere der HDDs 320–323 können abgeschaltet werden. Alternativ können eine oder mehrere der HDDs 320–323 assoziierte angehaltene Speichermedien aufweisen, wie durch Anhalten einer Rotation oder Drehung von rotierenden Speichermedien, was als ein Verlangsamen der Drehung bezeichnet wird (407). Dies kann den Leistungsverbrauch der assoziierten HDD auf Kosten davon weiter reduzieren, dass der Datenzugriff auf die assoziierten Speichermedien verhindert wird. In bestimmten verminderten Leistungsoperationsereignissen kann jedoch ein Ausfall der Ausrüstung riskiert werden, wenn der Leistungsverbrauch über ein bestimmtes Niveau ansteigt, und ein abgeschalteter oder ein Modus mit verlangsamter Drehung wird gewünscht, um die Daten zu erhalten oder zu verhindern, dass die Leistungsversorgungskomponenten weiter degradieren. Dieser Betriebsmodus mit verlangsamter Drehung kann als Reaktion darauf eingegangen werden, dass die anderen Leistungsreaktionsmaßnahmen den Leistungsverbrauch nicht unter gewünschte Schwellenwerte reduzieren. In weiteren Beispielen kann eine Luftströmung, die durch einen oder mehrere der Lüfter 340–341 bereitgestellt wird, angepasst werden, um einen Leistungsverbrauch der Lüfter 340–341 zu reduzieren. Eine aktuelle Lüfterdrehzahl kann zum Beispiel zusammen mit dem aktuellen Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 überwacht werden, und falls ein Lüfter noch nicht einen minimalen Leistungsverbrauch aufweist, kann bzw. können der Lüfter oder die Lüfter angepasst werden, um eine Luftströmungsrate zu senken, indem eine Umdrehungsgeschwindigkeit eines oder mehrerer der Lüfter 340–341 gesenkt wird.
Die verschiedenen, vom Steuersystem 370 getätigten Maßnahmen, um den Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 zu steuern, können über alle der HDDs 320–323 oder für einzeln ausgewählte der HDDs 320–323 durchgeführt werden. Falls zum Beispiel während verminderter Leistungszustände der Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 über einen Schwellenwert ansteigt, dann können JIT-Suchprofile aller HDDs im Gehäuse 312 angepasst werden, um den Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 zu reduzieren. In anderen Beispielen kann das Steuersystem 370 eine bestimmte oder bestimme unter den HDDs 320–323 identifizieren, die einen erhöhten Leistungsverbrauch erfahren, und eine oder mehrere der Maßnahmen auf diese bestimmten HDDs anwenden, um den Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 zu reduzieren. In noch weiteren Beispielen kann der Leistungsverbrauch einer bestimmten HDD auf einen Ausfall dieser bestimmten HDD hinweisen und das Steuersystem 370 kann diese HDD isolieren, indem es diese HDD abschaltet oder einem Betreiber den Ausfall anzeigt.
Das Steuersystem 370 fährt fort, den Leistungsversorgungsbetrieb und den Leistungsverbrauch zu überwachen, um zu identifizieren, wann ein gewünschter Leistungszustand eine verminderte Leistungsfähigkeit anzeigt. Wenn die verminderte Leistungsfähigkeit aufgehoben wird, wenn zum Beispiel eine Leistungsversorgung ersetzt oder repariert wird oder wenn eine Eingangsspannung in einen gewünschten Bereich zurückkehrt, kann das Steuersystem 370 Leistungsfähigkeitsniveaus auf vorherige Niveaus zurücksetzen oder die Suchleistungsfähigkeit verschiedener HDDs auf die vorherige Leistungsfähigkeit erhöhen. Deshalb kann das Steuersystem 370 den Leistungsverbrauch der Speicherbaugruppe 310 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs oder unter einem Schwellenleistungsverbrauch halten, wobei die Suchleistungsfähigkeit unter Verwendung der obengenannten Maßnahmen und Anpassungen vermindert wird, um den Leistungsverbrauch zu senken, wenn die Leistungsversorgungen eine verminderte Leistungsfähigkeit erfahren, und die Suchleistungsfähigkeit verbessert wird, um den Leistungsverbrauch zu erhöhen, wenn die Leistungsversorgungen keine verminderte Leistungsfähigkeit erfahren. Vorteilhafterweise kann ein verbesserter Betrieb der Datenspeicherbaugruppe oder des Datenspeicherarrays festgelegt werden, der einen fortlaufenden Betrieb der Datenspeichereinrichtungen während Zeiten von ausgefallenen Leistungsversorgungen oder gesenkten Eingangsspannungen erlaubt.
Die enthaltenen Beschreibungen und Figuren zeigen spezifische Ausführungsformen, um Fachleute auf dem Gebiet zu lehren, wie die beste Art und Weise durchzuführen und zu verwenden ist. Zum Zweck des Lehrens erfinderischer Prinzipien wurden einige herkömmliche Aspekte vereinfacht oder weggelassen. Fachleuten auf dem Gebiet werden Abweichungen von diesen Ausführungsformen klar sein, die in den Umfang der Erfindung fallen. Fachleuten auf dem Gebiet wird auch klar sein, dass die oben beschriebenen Merkmale auf verschiedene Arten kombiniert werden können, um mehrere Ausführungsformen zu bilden. Als Ergebnis ist die Erfindung nicht auf die spezifischen oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente.

Claims

Datenspeichersystem, das Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, die zur Speicherung und zum Abrufen von Daten konfiguriert sind; ein oder mehrere Leistungsversorgungsmodule, die konfiguriert sind, Leistung an mindestens die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen bereitzustellen; ein Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, mit dem einen oder den mehreren Leistungsversorgungsmodulen assoziierte Leistungseigenschaften zu überwachen, um einen verminderten Leistungszustand zu erkennen; das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, auf den verminderten Leistungszustand reagierend Anpassungen an einer Leistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen herzustellen, um den verminderten Leistungszustand zu entschärfen.
Datenspeichersystem nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst: das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, Anpassungen zumindest an Suchoperationen der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen herzustellen, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems zu steuern und den verminderten Leistungszustand zu entschärfen.
Datenspeichersystem nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst: das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, eine Leistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen zu drosseln, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems zu steuern und den verminderten Leistungszustand zu entschärfen.
Datenspeichersystem nach Anspruch 1, wobei der verminderte Leistungszustand ein Ausfallen eines der Leistungsversorgungsmodule umfasst, und wobei das Datenspeichersystem Folgendes umfasst: das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, reagierend auf das Ausfallen des einen der Leistungsversorgungsmodule eine Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen zu reduzieren, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen Schwellenleistungsverbrauch zu reduzieren.
Datenspeichersystem nach Anspruch 4, wobei der Schwellenleistungsverbrauch einen Leistungsausgangspegel von zumindest einem funktionierenden der Leistungsversorgungsmodule umfasst.
Datenspeichersystem nach Anspruch 1, wobei der verminderte Leistungszustand umfasst, dass eine Eingangsspannung für zumindest eines der Leistungsversorgungsmodule unter einen Schwellenspannungspegel fällt, und wobei das Datenspeichersystem Folgendes umfasst: das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, reagierend auf das Fallen der Eingangsspannung für das zumindest eine der Leistungsversorgungsmodule unter den Schwellenspannungspegel die Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen zu ändern, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen Schwellenleistungsverbrauch zu reduzieren.
Datenspeichersystem nach Anspruch 1, wobei die Anpassungen an der Leistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen Anpassungen an einer Just-in-Time(JIT)-Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen umfassen.
Datenspeichersystem nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst: das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, zu erkennen, wenn zumindest eines der Leistungsversorgungsmodule versagt, Ausgangsleistung bereitzustellen, und reagierend mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren des Datenspeichersystems anzupassen, um den Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren und ein Überlasten der verbleibenden funktionierenden der Leistungsversorgungsmodule zu verhindern, wobei die Betriebsfaktoren eine Just-in-Time(JIT)-Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen und eine Hintergrund-Medienscan(BMS)-Integritätsprüfung der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen umfassen; und das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, Datenspeichereinrichtungen der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen anzuweisen, eine Drehung von assoziierten rotierenden Medien anzuhalten, wenn die Anpassungen am mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren versagen, den Leistungsverbrauch unter den vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren.
Datenspeichersystem nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst: das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, zu erkennen, wenn eine Eingangsspannung an mindestens einem der Leistungsversorgungsmodule unter eine Schwellenspannung fällt, und reagierend mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren des Datenspeichersystems anzupassen, um den Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren und ein Überlasten des mindestens einen der Leistungsversorgungsmodule zu verhindern, wobei die Betriebsfaktoren eine Just-in-Time(JIT)-Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen und eine Hintergrund-Medienscan(BMS)-Integritätsprüfung der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen umfassen; und das Verwaltungssteuergerät, das konfiguriert ist, Datenspeichereinrichtungen der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen anzuweisen, eine Drehung von assoziierten rotierenden Medien anzuhalten, wenn die Anpassungen am mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren versagen, den Leistungsverbrauch unter den vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren.
Verfahren zum Betreiben eines Datenspeichersystems, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Speichern und Abrufen von Daten in einer Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen; Bereitstellen von Leistung zumindest an die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen unter Verwendung eines oder mehrerer Leistungsversorgungsmodule; Überwachen von mit dem einen oder den mehreren Leistungsversorgungsmodulen assoziierten Leistungseigenschaften, um einen verminderten Leistungszustand zu erkennen; auf den verminderten Leistungszustand reagierend, ein Herstellen von Anpassungen an einer Leistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, um den verminderten Leistungszustand zu entschärfen.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes umfasst: Entschärfen des verminderten Leistungszustands durch zumindest Herstellen von Anpassungen an Suchoperationen der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes umfasst: Entschärfen des verminderten Leistungszustands durch zumindest Drosseln der Leistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der verminderte Leistungszustand ein Ausfallen eines der Leistungsversorgungsmodule umfasst, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: reagierend auf das Ausfallen des einen der Leistungsversorgungsmodule, Reduzieren einer Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen Schwellenleistungsverbrauch zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schwellenleistungsverbrauch einen Leistungsausgangspegel von zumindest einem funktionierenden der Leistungsversorgungsmodule umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der verminderte Leistungszustand umfasst, dass eine Eingangsspannung für zumindest eines der Leistungsversorgungsmodule unter einen Schwellenspannungspegel fällt, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: reagierend auf das Fallen der Eingangsspannung für das zumindest eine der Leistungsversorgungsmodule unter den Schwellenspannungspegel, Andern der Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, um einen Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen Schwellenleistungsverbrauch zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Anpassungen an der Leistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen Anpassungen an einer Just-in-Time(JIT)-Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes umfasst: Erkennen, wenn zumindest eines der Leistungsversorgungsmodule versagt, Ausgangsleistung bereitzustellen, und reagierend Anpassen von mindestens einem einer Vielzahl von Betriebsfaktoren des Datenspeichersystems, um den Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren und ein Überlasten der verbleibenden funktionierenden der Leistungsversorgungsmodule zu verhindern, wobei die Betriebsfaktoren eine Just-in-Time(JIT)-Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen und eine Hintergrund-Medienscan(BMS)-Integritätsprüfung der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen umfassen; und Anweisen von Datenspeichereinrichtungen der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, eine Drehung von assoziierten rotierenden Medien anzuhalten, wenn die Anpassungen am mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren versagen, den Leistungsverbrauch unter den vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes umfasst: Erkennen, wenn eine Eingangsspannung an mindestens einem der Leistungsversorgungsmodule unter eine Schwellenspannung fällt, und reagierend Anpassen mindestens eines einer Vielzahl von Betriebsfaktoren des Datenspeichersystems, um den Leistungsverbrauch des Datenspeichersystems unter einen vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren und ein Überlasten des mindestens einen der Leistungsversorgungsmodule zu verhindern, wobei die Betriebsfaktoren eine Just-in-Time(JIT)-Suchleistungsfähigkeit der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen und eine Hintergrund-Medienscan(BMS)-Integritätsprüfung der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen umfassen; und Anweisen von Datenspeichereinrichtungen der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, eine Drehung von assoziierten rotierenden Medien anzuhalten, wenn die Anpassungen am mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren versagen, den Leistungsverbrauch unter den vorbestimmten Leistungsverbrauch zu reduzieren.
Datenspeicherbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen, die Medien zur Speicherung und zum Abrufen von Daten umfassen; ein Gehäuse, das konfiguriert ist, die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen zu beherbergen und strukturell zu stützen; eine Vielzahl von Leistungsversorgungen, die konfiguriert sind, Leistung an mindestens die Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen im Gehäuse bereitzustellen; ein Steuersystem, das konfiguriert ist, Betriebsmerkmale der Leistungsversorgungen unter Verwendung eines oder mehrerer Leistungsversorgungsüberwachungsgeräte zu überwachen; das Steuersystem, das konfiguriert ist, mindestens einen einer Vielzahl von Betriebsfaktoren der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen anzupassen, um den Leistungsverbrauch der Datenspeicherbaugruppe unter einem Schwellen-Leistungspegel zu halten, wenn mindestens eine der Vielzahl von Leistungsversorgungen einen verminderten Betriebszustand erfährt.
Datenspeicherbaugruppe nach Anspruch 19, wobei die Betriebsfaktoren eine Just-in-Time(JIT)-Suchleistungsfähigkeit, eine Hintergrund-Medienscan(BMS)-Integritätsprüfung und eine Drehung der Medien der Vielzahl von Datenspeichereinrichtungen umfassen.