KR100925334B1 - A method for consuming power reduction in a multimedia server using raid 5 - Google Patents

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KR100925334B1
KR100925334B1 KR1020080130611A KR20080130611A KR100925334B1 KR 100925334 B1 KR100925334 B1 KR 100925334B1 KR 1020080130611 A KR1020080130611 A KR 1020080130611A KR 20080130611 A KR20080130611 A KR 20080130611A KR 100925334 B1 KR100925334 B1 KR 100925334B1
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송민석
김재우
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Abstract

PURPOSE: A method for reducing power consumption in a raid 5 multimedia server is provided to reduce the electric power used in a server by converting a disk in cluster into low power mode. CONSTITUTION: A specific disk enters into a low power mode for each cluster. The data belongs to the same parity group and parity information is pre-fetched. The content of data block of the specific disk which enters into the low power mode is restored through a pre-fetch. A memory size is required for the pre-fetch to convert the specific disk in the low power mode is obtained per each cluster. Within size limit of the memory established, the specific disk entered into the low power mode by cluster order having smaller memory size required in a pre-fetch.

Description

레이드 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법{A METHOD FOR CONSUMING POWER REDUCTION IN A MULTIMEDIA SERVER USING RAID 5}RAID 5 Reducing Power Consumption in Multimedia Servers {A METHOD FOR CONSUMING POWER REDUCTION IN A MULTIMEDIA SERVER USING RAID 5}

본 발명은 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가용 메모리와 RAID 5의 데이터 복구의 기능을 적절히 활용하여, 가능한 많은 디스크를 저전력 모드로 진입시켜 소비되는 전력의 양을 감소시키는 RAID 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing power consumption in a RAID 5 based multimedia server. More specifically, the present invention relates to a method for reducing power consumption by using as many disks as possible in a low power mode by appropriately utilizing available memory and data recovery functions of RAID 5. A method for reducing power consumption in a RAID 5 multimedia server that reduces the amount.

최근 멀티미디어 기술과 네트워크 기술의 눈부신 발전에 힘입어 과거와는 비교가 되지 않을 정도로 많은 데이터 서비스가 이루어지고 있다. 특히 멀티미디어 데이터에 대한 수요는 급속도로 증가하고 있는데, 그 중에 VOD(video-on-demand) 서비스나 UCC(user-created-contents)가 좋은 예이다. 일반적인 데이터와는 달리 멀티미디어 데이터는 높은 대역폭 및 큰 저장 공간을 요구하기 때문에, 멀티미디어 서버는 일반적으로 수십 ~ 수백 개의 디스크들로 구성될 수 있는 디스크 배열 상에 만들어진다.Recently, due to the remarkable development of multimedia technology and network technology, much data service is being performed. In particular, the demand for multimedia data is increasing rapidly, and video-on-demand (VOD) services and user-created-contents (UCC) are good examples. Unlike general data, multimedia data requires high bandwidth and large storage space, so a multimedia server is usually built on a disk array that can consist of tens to hundreds of disks.

멀티미디어 데이터에 대한 수요의 증가로 인해, 서버들의 에너지 소비는 중요한 문제가 되었다. 최근 미국 EPA(U.S. Environmental Protection Agency)의 보고에 따르면 데이터 센터에서는 비슷한 크기의 일반적인 사무실에서 소비하는 전력양의 약 40배에 해당하는 전력을 소비한다고 발표했다. 뿐만 아니라, 2006년 미국 내의 서버와 데이터 센터에서 소비한 전력의 양은 시간당 61,000,000,000 KW라고 한다. 이 수치는 미국 내의 전력 소비량의 약 1.5%에 해당하며, 이것은 5,800,000 가구가 사용하는 전력 소비량에 해당한다. 또한 이 수치는 2000년 수치의 약 두 배에 해당하는 양이다. 이러한 증가 추세라면 2011년의 전력 소비량은 2006년의 전력 소비량의 두 배가 될 것이라고 한다. 이와 같이 증가하고 있는 전력 수요는, 서비스 공급자들에게 심각한 경제적 문제를 초래한다.Due to the increasing demand for multimedia data, energy consumption of servers has become an important issue. According to a recent U.S. Environmental Protection Agency (EPA) report, data centers consume about 40 times the amount of electricity consumed by typical offices of similar size. In addition, in 2006, the amount of power consumed by servers and data centers in the United States was 61,000,000,000 KW per hour. This figure represents about 1.5 percent of the country's electricity consumption, which is equivalent to 5,800,000 households. This figure is also about twice that of 2000. If that's the case, 2011's electricity consumption will be twice that of 2006. This growing demand for electricity creates serious economic problems for service providers.

고전력 소비와 관련된 또 다른 문제는 열(heat)의 발생이다. 대기보다 15°C 높게 동작시킬 경우, 디스크 드라이브의 실패 비율(failure rate)이 2배로 높아질 수 있는 것으로 보고되고 있다. 이를 해결하기 위한 높은 열 밀도를 위한 냉각 시스템은 엄청나게 고가이며, 또한 냉각 시스템 자체가 데이터 센터의 전력비용을 상당히 증가시킨다는 문제점이 있다.Another problem with high power consumption is the generation of heat. It has been reported that the failure rate of a disk drive can double as high as 15 ° C above standby. To address this, cooling systems for high thermal densities are enormously expensive and the cooling system itself adds significantly to the power costs of the data center.

서버의 저장장치(storage)는 가장 에너지 소모가 큰 구성요소들 중 하나이다. 최근의 보고에 따르면, 저장장치들은 전체 전력의 약 27%를 소비한다. 또한 디스크 어레이에 의해 소비되는 에너지는 배열의 크기에 따라서 시스템의 나머지 부분들에서 소비되는 에너지를 웃도는 것으로 나타났다. 이와 같은 문제는 더 많은 전력을 필요로 하는 보다 고속의 디스크들의 사용 가능성에 의해 악화될 수 있다. 전력 소비를 줄이기 위해, 최근의 디스크들은 디스크의 상태에 따라 여러 가지 전력 소비 모드를 포함하는 다중 전력 모드(multiple power modes)를 가진다. 활성 모드에서는, 플래터들(platters)이 회전하고 있으며 헤드는 데이터를 판독하거나 기록하고 있다. 검색 모드에서는 헤드가 검색하고 있다. 아이들 모드에서는 디스크가 전속력으로 회전하지만, 디스크 요구는 없다. 저전력 또는 대기 모드에서는 디스크가 회전을 완전히 정지하고 다른 어떤 모드들에서보다 훨씬 적은 에너지를 소비한다. 에너지 소비를 줄이기 위해 흔히 사용되는 방법은 디스크를 잠시 동안의 아이들 상태를 거친 후 저전력 모드로 전이시키는 것이다.Storage of servers is one of the most energy consuming components. According to recent reports, storage devices consume about 27% of total power. The energy consumed by the disk array also exceeds the energy consumed by the rest of the system, depending on the size of the array. This problem can be exacerbated by the availability of higher speed disks that require more power. In order to reduce power consumption, recent disks have multiple power modes, including several power consumption modes, depending on the state of the disk. In the active mode, platters are spinning and the head is reading or writing data. In the search mode, the head is searching. In idle mode, the disc spins at full speed, but there is no disc requirement. In low power or standby mode, the disk stops spinning completely and consumes much less energy than in any other mode. A commonly used method to reduce energy consumption is to transition the disk to a low power mode after a brief idle state.

모바일 장치에서의 디스크 전력 관리가 광범위하게 연구되고 있지만, 저장 서버의 에너지 소비를 줄이기 위한 시도는 상대적으로 매우 적게 이루어지고 있다. 대부분의 기존 스킴들은, 성능에 영향을 미치지 않으면서 가능할 때마다 디스크들을 저전력 모드로 스위칭 하는 구성을 포함한다. 이들 스킴들은 주로 주기를 늘리는 것을 목적으로 하는데, 이렇게 늘려진 주기 동안 디스크는 저전력 모드에 있게 된다. 그러나 저전력 모드로부터 활성 모드로 되돌리기 위해서는 디스크를 회전시켜야만 하기 때문에, 디스크를 저전력 모드로 전이시킴으로써 절약되는 에너지가 디스크를 다시 회전시키는데 필요로 하는 에너지보다 더 클 필요가 있다. 다시 회 전시키는 에너지 비용을 정당화시키는 최단의 아이들 주기를 손익분기 시간(break-even time)이라고 부른다. 그러나, 비디오 데이터는 실시간성을 요구하기 때문에 지속적으로 데이터를 읽어야 하므로, 디스크는 저전력 모드에 들어갈 기회가 없게 된다. 특히 비디오의 길이도 통상 1시간을 초과할 정도로 길기 때문에 현재 멀티미디어 서버 시스템 하에서는 디스크가 저전력 모드로 거의 들어갈 수 없다.Disk power management in mobile devices has been extensively studied, but relatively few attempts have been made to reduce the energy consumption of storage servers. Most existing schemes include a configuration that switches disks to a low power mode whenever possible without impacting performance. These schemes are primarily aimed at increasing the period, during which the disk is in low power mode. However, since the disc must be rotated to return from the low power mode to the active mode, the energy saved by transitioning the disc to the low power mode needs to be greater than the energy required to rotate the disc again. The shortest idle cycle that justifies the cost of rotating energy is called break-even time. However, since video data requires real-time, the data must be read continuously, so the disk does not have a chance to enter the low power mode. In particular, since the length of the video is generally long enough to exceed one hour, the disk can hardly enter the low power mode under the current multimedia server system.

최근 YouTube, mega TV 와 같은 대용량 VOD 시스템의 증가로 인해서 특히 VOD 시스템에서의 전력 감소가 매우 중요하다. 멀티미디어 서버에서 디스크가 저전력 모드로 진입하도록 허용하기 위해서 쓰일 수 있는 가장 손쉬운 방법은 복제 데이터를 이용하는 것이다. 그러나 이 방법은 가용 데이터 저장 공간이 실제 데이터 저장 공간의 절반밖에는 되지 않는다는 단점이 존재한다. 따라서, 디스크 배열 중 데이터 복제를 사용하는 RAID 1보다는, 효율적으로 디스크 저장 공간을 사용하면서, 디스크 고장을 복구할 수 있는 매커니즘을 제공하는 RAID 5가 많이 사용되며, RAID 5를 활용한 멀티미디어 서버에서 전력 감소가 중요한 이슈가 된다.Due to the recent increase in large-capacity VOD systems such as YouTube and mega TV, power reduction is particularly important in VOD systems. The easiest way to allow a disk to enter a low power mode in a multimedia server is to use duplicate data. However, this method has the disadvantage that the available data storage space is only half of the actual data storage space. Therefore, rather than RAID 1, which uses data replication among disk arrays, RAID 5 is used more often, which provides a mechanism to recover disk failures while using disk storage space efficiently. Reduction is an important issue.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 가용 메모리와 RAID 5의 데이터 복구의 기능을 적절히 활용하여, 가능한 많은 디스크를 저전력 모드로 진입시켜 소비되는 전력의 양을 감소시키는 RAID 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, and utilizes the available memory and the data recovery function of RAID 5 appropriately, and puts as much disk as possible into the low power mode to consume the amount of power consumed. It is an object of the present invention to provide a method for reducing power consumption in a RAID 5 multimedia server.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 레이드 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법은 각 클러스터마다 특정 디스크를 저전력 모드로 진입 시키는 단계, 동일 패리티 그룹에 속한 데이터 및 패리티 정보를 미리 선반입(Prefetching)하여, 상기 저전력 모드로 진입한 특정 디스크의 데이터 블록의 내용을 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a method of reducing power consumption in a RAID 5 multimedia server includes entering a specific disk into a low power mode for each cluster, and preloading data and parity information belonging to the same parity group in advance. (Prefetching), and recovering the contents of the data block of the particular disk entering the low power mode.

바람직하게는, 각 클러스터마다 특정 디스크를 저전력 모드로 전환시키기 위한 선반입에 요구되는 메모리 크기를 구하고, 미리 설정된 메모리의 크기 한도 내에서 상기 선반입에 요구되는 메모리 크기가 작은 클러스터 순서로 상기 특정 디스크를 저전력 모드로 진입시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the memory size required for the write-in for switching the specific disk to the low power mode is obtained for each cluster, and the specific disk is arranged in the cluster order of the memory size required for the write-in within the preset memory size limit. It characterized in that to enter the low power mode.

더욱 바람직하게는, 선반입이 불가능한 클러스터에 속한 모든 디스크는 활성 모드로 동작되는 것을 특징으로 한다.More preferably, all disks belonging to the non-preloadable cluster are operated in the active mode.

더욱 바람직하게는, 각 클러스터마다 특정 디스크를 저전력 모드로 전환시키기 위한 선반입에 요구되는 메모리 크기는 아래 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the memory size required for inserting the specific disk into the low power mode for each cluster may be obtained by using the following equation.

[수학식][Equation]

Sk = Nk × BS × (D-1)S k = N k × BS × (D-1)

여기서, Sk는 클러스터 k에 저장된 데이터를 선반입하기 위한 메모리의 크기를, Nk는 클러스터 k로 접근하는 고객의 요청수를, BS는 데이터 청크의 크기를, D는 클러스터에 속한 디스크의 개수를 각각 나타낸다.Where S k is the size of the memory for inserting data stored in cluster k, N k is the number of requests of customers accessing cluster k, BS is the size of the data chunk, and D is the number of disks in the cluster. Respectively.

바람직하게는, 패리티 그룹은 패리티를 연산하기 위해 연관된 데이터 청크와 패리티 청크의 집합이며, 상기 패리티 그룹의 크기는 상기 클러스터에 구비된 디스크의 개수인 것을 특징으로 한다.Preferably, the parity group is a set of associated data chunks and parity chunks for calculating parity, and the size of the parity group is the number of disks provided in the cluster.

더욱 바람직하게는, 패리티 청크는 상기 클러스터에 구비된 복수의 디스크로 분산 저장되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the parity chunks are distributed and stored in a plurality of disks provided in the cluster.

더욱 바람직하게는, 패리티 그룹에 속한 데이터를 미리 선반입하고, 상기 저전력 모드에 진입한 디스크에 저장된 데이터 청크가 필요하면 상기 선반입한 데이터 청크와 패리티 청크를 이용하여 상기 필요한 데이터 청크를 복구하는 것을 특징으로 한다.More preferably, pre-loading data belonging to the parity group, and recovering the required data chunk using the preloaded data chunk and the parity chunk when data chunks stored in the disk entering the low power mode are required. It features.

본 발명의 레이드 5 기반 멀티미디어 서버의 소비 전력 감소 방법에 따르면, 클러스터에 속한 1개의 특정 디스크를 저전력 모드로 전환시킬 수 있으므로, 서버에서 소모되는 전력을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다. According to the method for reducing power consumption of the RAID 5 based multimedia server of the present invention, since one specific disk in a cluster can be switched to a low power mode, power consumption of the server can be greatly reduced.

또한, 본 방법에서는 특정 디스크를 저전력 모드로 전환시키고, 패리티 계산을 통해 이를 복구하는데, 패리티 계산하는데 요구되는 전력 소모가 디스크를 저전력 모드로 진입시킴으로써 감소하는 전력에 비해 훨씬 작으므로, 효율적으로 전력을 줄일 수 있다. In addition, the method switches a particular disk to a low power mode and recovers it by parity calculation. Since the power consumption required for parity calculation is much smaller than the power that is reduced by entering the disk into a low power mode, power is efficiently supplied. Can be reduced.

또한, 메모리를 효율적으로 사용하여 저전력 모드로 전환시킬 디스크가 포함될 클러스터를 선택하게 함으로써, 전력 효율을 향상시킨다. In addition, by efficiently using the memory to select the cluster to contain the disk to be switched to the low power mode, thereby improving the power efficiency.

본 발명의 실시예에 따른 RAID 5 기반의 멀티미디어 서버는 C개의 클러스터 로 구성되며, 클러스터는 D개의 디스크로 구성된다. 각각의 파일들은 여러 개의 블록으로 분할되어 디스크에 분산 저장되며, 디스크 고장 시 데이터의 복구가 가능하도록 각 블록의 XOR 연산의 결과인 패리티 정보를 디스크에 저장한다.RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention is composed of C clusters, the cluster is composed of D disks. Each file is divided into several blocks and distributed on the disk, and parity information, which is the result of XOR operation of each block, is stored on the disk so that data can be recovered in the event of a disk failure.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서 각 클러스터에 속한 디스크의 개수가 4개 (D=4)인 것을 나타내는 구조이다.1 is a structure showing that the number of disks belonging to each cluster of four (D = 4) in a RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 비디오 Vi가 클러스터 1의 4개의 디스크에 나누어 저장된다고 가정하자. Vi는 순차적인 청크(chunk)들로, 예를 들어, Bi 1, Bi 2, Bi 3, ...와 같이 구성된다. j번째부터 k번째까지의 데이터 청크의 패리티 정보가 담긴 패리티 청크를 Pi j,k 라고 하자. RAID 5에서는 D-1 개의 디스크에 저장된 데이터 청크 에 XOR 연산을 수행하여 패리티 청크를 산출해 내므로, 패리티 청크 Pi j,k 는 Bi j ...

Figure 112008087593677-pat00001
Bi k에 의해서 계산되며, 각 패리티 청크들은 디스크에 도 1과 같이 분산 저장한다. 패리티를 계산하기 위해 연관된 데이터 청크와 패리티 청크의 집합을 패리티 그룹 이라고 한다. 예를 들면,Bi 1, Bi 2, Bi 3, Pi 1 ,3 은 동일한 패리티 그룹에 속하며, 패리티 그룹의 크기는 클러스터에 속한 디스크의 개수, 즉 D가 된다.In FIG. 1, assume that video V i is divided into four disks of cluster 1. V i consists of sequential chunks, for example B i 1 , B i 2 , B i 3 ,... A parity chunk containing parity information of the jth to kth data chunks is called P i j, k . In RAID 5, parity chunks are calculated by performing an XOR operation on data chunks stored on D-1 disks, so parity chunks P i j, k are B i j ...
Figure 112008087593677-pat00001
Calculated by B i k , each parity chunk is distributed and stored on disk as shown in FIG. 1. The set of associated data chunks and parity chunks for calculating parity is called a parity group. For example, B 1 i, B 2 i, B 3 i, P i 1, 3 belong to the same parity group, the size of the parity group is the number of the disk, that is, D that belong to the cluster.

RAID 5에서 패리티를 저장하는 이유는 디스크 고장 시 패리티 청크를 이용하여 고장난 디스크의 청크를 복구하도록 하기 위함이다. 예를 들면, 도 1에서 디스크 3이 고장 났으며, 청크 Bi 3를 복구한다고 가정하자. 이를 위해서 나머지 디스크의 청크에 저장된 데이터를 다음과 같이 XOR 연산하면 된다.The reason for storing parity in RAID 5 is to use parity chunks to recover the failed disk chunks in the event of a disk failure. For example, assume that disk 3 has failed in FIG. 1 and recovers chunk B i 3 . This can be accomplished by XORing the data stored in the chunks of the remaining disks as follows:

Bi 3 = (Bi 1

Figure 112008087593677-pat00002
Bi 2
Figure 112008087593677-pat00003
Pi 1 ,3 )B i 3 = (B i 1
Figure 112008087593677-pat00002
B i 2
Figure 112008087593677-pat00003
P i 1 , 3 )

기존의 방법에서는 평상 시 (모든 디스크가 동작 시), 패리티 청크는 전혀 읽지 않으며, 디스크 고장 생성시 고장난 디스크의 데이터 청크를 복구하기 위해서 읽는다. 저전력 모드로 진입함으로써 전력을 절약하는 것은, 비디오 스트림들의 긴 지속시간 때문에 현재의 멀티미디어 서버에 별로 적당하지 않다.In the conventional method, parity chunks are not read at all (when all disks are running), but are read to recover data chunks of a failed disk when a disk failure is generated. Saving power by entering a low power mode is not very suitable for current multimedia servers because of the long duration of video streams.

예를 들면, 도 1에서 비디오 에 대한 요청 1개만 있다고 가정하더라도, 비디오에 해당하는 연속적인 청크들 (Bi 1, Bi 2, Bi 3...)을 모든 디스크로부터 지속적으로 읽어야 하므로, 어떤 디스크도 저전력 모드로 진입할 수 없다.For example, suppose that there is only one request for video in FIG. 1, since consecutive chunks corresponding to video (B i 1 , B i 2 , B i 3 ...) must be read continuously from all disks, No disk can enter low power mode.

본 발명에서는 평상시에도 클러스터에 속한 특정 1개의 디스크를 저전력 모드로 전환을 시키고, 저전력 모드에 진입한 디스크에 저장된 데이터 청크를 다른 디스크에 저장된 데이터 청크 및 패리티 청크를 이용하여 복구함으로써, 디스크의 저전력 모드 전환이 가능하도록 한다. 특히 멀티미디어 데이터의 경우에는 연속적인 청크(예, Bi 1, Bi 2, Bi 3, ...)을 순차적으로 읽어야 하므로, 본 발명에서는 한 패리티 그룹에 속한 데이터를 미리 선반입하고, 저전력 모드에 진입한 디스크에 저장된 데이터가 필요할 때, 선반입한 청크와 패리티 청크를 이용하여, 해당 청크를 복구한다.In the present invention, one particular disk in the cluster is normally switched to the low power mode, and the data chunk stored in the disk that has entered the low power mode is restored using the data chunk and parity chunks stored in the other disk, thereby saving the low power mode of the disk. Make the transition possible. In particular, in the case of multimedia data, successive chunks (eg, B i 1 , B i 2 , B i 3 , ...) must be sequentially read, and according to the present invention, data belonging to one parity group is pre-loaded and low power When data stored in the disk entering the mode is needed, the chunk is restored using the preloaded chunk and the parity chunk.

선반입한 데이터를 저장하기 위해서는 메모리가 요구된다. 전체 메모리 크기는 한정되어 있으므로, 모든 클러스터의 데이터를 선반입할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 메모리를 효율적으로 활용하기 위해서, 각 클러스터별로 선반입시 요구되는 메모리의 크기를 유지하며, 요구되는 메모리 크기가 작은 클러스터를 우선적으로 고려하여 해당 클러스터의 특정 디스크가 저전력 모드로 전환하도록 한다.Memory is required to store the loaded data. Since the total memory size is limited, the data of all clusters cannot be loaded. Therefore, in the present invention, in order to efficiently utilize the memory, the size of the memory required for pre-loading is maintained for each cluster, and the specific disk of the cluster is switched to the low power mode in consideration of a cluster having a small required memory size first. do.

종래의 RAID 5 멀티미디어 서버는 모든 디스크를 접근해서 데이터를 읽어옴으로써, 디스크를 저전력 모드로 전환시킬 수가 없다. 본 발명의 일실시예에서 제안하는 방법은 클러스터당 하나의 디스크를 저전력 모드로 진입시키고, 저전력 모 드로 진입한 디스크에 저장되어 있던 데이터의 청크를 패리티 연산을 통해 복구함으로써 해당 디스크에 접근하지 않고도 서비스가 가능하도록 하며, 이를 통해 전력 소모를 줄인다.Conventional RAID 5 multimedia servers cannot access a disk in low power mode by accessing all disks and reading data. The proposed method in one embodiment of the present invention enters one disk per cluster into a low power mode and restores a chunk of data stored in the disk entered into the low power mode through a parity operation. To reduce power consumption.

저전력 모드에 진입한 디스크의 데이터는 읽을 수 없으므로, 다른 디스크의 동일 패리티 그룹에 속한 데이터 청크 또는 패리티 청크를 활용하여, 저전력 모드에 진입한 디스크의 데이터를 복구한다.Since the data of the disk entering the low power mode cannot be read, the data chunk or the parity chunk belonging to the same parity group of another disk is utilized to recover the data of the disk entering the low power mode.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서 각 클러스터에 속한 디스크 3을 저전력 모드로 전환시킨 것을 나타내는 구조이다. 도 2에 도시한 바와 같이 멀티미디어 서버에서 디스크 3을 저전력 모드로 전환시킨다고 가정하면, 현재 필요한 데이터 청크가 Bi 3라고 가정하면 Bi 1, Bi 2, Pi 1 ,3가 현재 메모리에 있다면, Bi 3는 다음과 같이 복구가 가능하다.FIG. 2 illustrates a structure in which a disk 3 of each cluster is switched to a low power mode in a RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention. Assuming that the multimedia server switches disk 3 to a low power mode as shown in FIG. 2, assuming that the currently required data chunk is B i 3 , if B i 1 , B i 2 , P i 1 , 3 are currently in memory. , B i 3 can be recovered as follows.

Bi 3 = (Bi 1

Figure 112008087593677-pat00004
Bi 2
Figure 112008087593677-pat00005
Pi 1,3 )B i 3 = (B i 1
Figure 112008087593677-pat00004
B i 2
Figure 112008087593677-pat00005
P i 1,3 )

따라서, 디스크 3은 접근할 필요가 없게 되므로, 저전력 모드로 전환이 가능하다.Thus, since the disk 3 does not need to be accessed, it is possible to switch to the low power mode.

본 발명에서는 현재 필요한 데이터 청크에 속한 패리티 그룹의 모든 청크를 미리 선반입한다. 멀티미디어 서버에서는 주기적으로 연속적인 청크를 읽는 방식을 사용한다. 패리티 그룹의 모든 청크를 미리 선반입하고, 이를 활용하여, 저전력 모드로 진입한 디스크의 데이터를 복구한다.In the present invention, all chunks of the parity group belonging to the currently required data chunk are pre-loaded. The multimedia server uses a method of reading consecutive chunks periodically. All chunks of the parity group are preloaded and used to recover data from disks that have entered low power mode.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서 데이터 읽기를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating reading data in a RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서 데이터를 읽는 방법은 Bi 1청크를 필요로 하는 첫 번째 주기 직전에 앞으로 필요하게 될 연속적인 Bi 1, Bi 2, Pi 1 ,3 청크들을 미리 선반입하고, 바로 Bi 3 청크를 Bi 1

Figure 112008087593677-pat00006
Bi 2 Pi 1 , 3를 활용해서 복구한 뒤 Bi 1 청크를 소모한다. Bi 2 청크를 필요로 하는 두 번째 주기 직전에 앞으로 필요할 Bi 4 청크를 선반입하고, Bi 2 청크를 소모한다. 마찬가지 방법으로 계속해서 패리티 그룹 크기만큼의 데이터를 메모리에 미리 저장함으로써, 저전력 모드로 진입한 디스크의 데이터를 복구할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 3, a method of reading data in a RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention is a continuous B i 1 , which will be needed immediately before a first cycle requiring a B i 1 chunk. B i 2 , P i 1 , 3 chunks are pre-loaded, immediately B i 3 Chunks B i 1
Figure 112008087593677-pat00006
B i 2 After restoring using P i 1 , 3 B i 1 Consume chunks B i 2 B i 4 , which is needed in the future just before the second cycle requiring chunks Insert chunk, B i 2 Consume chunks In the same way, the data of the parity group size is continuously stored in memory in advance so that the data of the disk which has entered the low power mode can be recovered.

하나의 클러스터에 여러 개의 데이터 요청이 있으므로, 클러스터 내의 특정 디스크를 저전력 모드로 전환하는데 요구되는 전체 메모리 크기가 클러스터 로 접근하는 고객의 요청의 수에 따라서 달라진다. 청크의 크기를 BS라고 하고, 클러스터 k로 접근하는 고객의 요청의 수를 Nk라고 하자. 클러스터 k에 저장된 데이터를 선반입 하기 위해서 요구되는 메모리의 크기를 Sk라고 하면, 데이터를 복구하기 위해 D-1개의 디스크에서 읽은 데이터를 저장해야 하므로, 다음과 같이 계산이 된다.Since there are multiple data requests in a cluster, the total amount of memory required to put a particular disk in the cluster into a low power mode depends on the number of requests from customers accessing the cluster. Let the size of the chunk be BS and the number of requests from customers accessing cluster k to N k . If the size of memory required for inserting data stored in the cluster k is S k , the data read from the D-1 disks must be stored in order to recover the data.

Sk = Nk × BS × (D-1)S k = N k × BS × (D-1)

본 발명에서는 Sk의 값에 따라서, 오름차순으로 정렬하고, 메모리 크기 한도 내에서, Sk값이 적은 클러스터를 우선적으로 데이터를 선반입하며, 데이터 선반입이 불가한 클러스터의 경우에는 해당 클러스터에 속한 모든 디스크가 활성 모드로 동작하도록 한다.This, in ascending order according to the value of S k in the invention, in the memory size limit, input data shelf preferentially less the S k value clusters and, in the case of the data prefetching non-cluster belongs to the cluster Allow all disks to operate in active mode.

본 방법의 효용성을 검증하기 위해 RAID 5 기반 멀티미디어 저장 서버에서의 예를 들어보자. 총 클러스터의 개수가 7개, 한 클러스터에 속한 디스크의 개수를 5개, 서버의 가용 메모리는 1GB이며, 청크의 크기는 1MB라고 가정하자. Sk 값을 구해보면 다음과 같다.Let's take an example in a RAID 5 based multimedia storage server to verify the effectiveness of this method. Assume that the total number of clusters is 7, the number of disks in a cluster is 5, the server has 1GB of available memory, and the chunk is 1MB. S k The value is as follows.

첫 번째 클러스터에 접근하는 고객의 요청수가 60명일 때,When there are 60 requests from customers accessing the first cluster,

S1= 601MB(5-1) = 240MBS 1 = 601 MB (5-1) = 240 MB

두 번째 클러스터에 접근하는 고객의 요청수가 80명일 때,When there are 80 requests from customers accessing the second cluster,

S2= 801MB(5-1) = 320MBS 2 = 801 MB (5-1) = 320 MB

세 번째 클러스터에는 고객의 요청수가 160명일 때,The third cluster has 160 customer requests,

S3 = 1601MB(5-1) = 720MBS 3 = 1601 MB (5-1) = 720 MB

네 번째 클러스터에 접근하는 고객의 요청수가 30명일 때,If you have 30 customers requesting access to the fourth cluster,

S4= 301MB(5-1) = 120MBS 4 = 301 MB (5-1) = 120 MB

이와같은 방법으로 다섯 번째, 여섯 번째, 일곱 번째 클러스터에서 요구하는 Sk가 각각 S5= 80MB, S6= 960MB, S7= 40MB이라고 가정하자.In this way, assume that S k required by the fifth, sixth, and seventh clusters is S 5 = 80 MB, S 6 = 960 MB, and S 7 = 40 MB, respectively.

우선 Sk의 값에 따라 오름차순으로 정렬을 해보면 S7, S5, S4, S1, S2, S3, S6 으로 정렬된다. 이때 서버의 가용 메모리는 1GB이기 때문에 1GB의 허용범위 내에서, 본 발명의 의해 저전력 모드로 진입시키는 디스크의 개수를 구하면, 7,6,4,1,2 클러스터에 속한 5개의 디스크가 저전력 모드로 진입하며, 최적이 되게 된다. 만약 6번째 클러스터에 속한 특정 디스크를 저전력 모드로 진입시키면, 오직 1개의 디스크만이 저전력 모드로 진입할 수 있다.First, sorting in ascending order according to the value of S k , S 7 , S 5 , S 4 , S 1 , S 2 , S 3 , S 6 . In this case, since the available memory of the server is 1GB, within the allowable range of 1GB, if the number of disks to enter the low power mode according to the present invention is obtained, five disks belonging to the 7,6,4,1,2 cluster will enter the low power mode. Enter and become optimal. If a particular disk in the sixth cluster enters low power mode, only one disk can enter low power mode.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서 각 클러스터에 속한 디스크의 개수가 4개 ()인 것을 나타내는 구조도.1 is a structural diagram showing that the number of disks (4) belonging to each cluster in a RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서 각 클러스터에 속한 디스크 3을 저전력 모드로 전환시킨 것을 나타내는 구조도.2 is a structural diagram showing a disk 3 belonging to each cluster in a RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention converted to a low power mode.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서 데이터 읽기를 나타내는 도면.3 is a diagram illustrating reading data in a RAID 5 based multimedia server according to an embodiment of the present invention.

Claims (7)

복수의 디스크로 구성된 클러스터를 복수개 구비하는 RAID 5 멀티미디어 서버에 있어서,In a RAID 5 multimedia server having a plurality of clusters consisting of a plurality of disks, 상기 각 클러스터마다 특정 디스크를 저전력 모드로 진입 시키는 단계;Entering a specific disk into a low power mode for each cluster; 동일 패리티 그룹에 속한 데이터 및 패리티 정보를 미리 선반입(Prefetching)하여, 상기 저전력 모드로 진입한 특정 디스크의 데이터 블록의 내용을 복구하는 단계Prefetching data and parity information belonging to the same parity group to recover contents of data blocks of a specific disk that has entered the low power mode; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 RAID 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법.Method for reducing power consumption in a RAID 5 multimedia server comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 각 클러스터마다 특정 디스크를 저전력 모드로 전환시키기 위한 선반입에 요구되는 메모리 크기를 구하고,For each cluster, obtain a memory size required for inserting a specific disk into a low power mode, 미리 설정된 메모리의 크기 한도 내에서 상기 선반입에 요구되는 메모리 크기가 작은 클러스터 순서로 상기 특정 디스크를 저전력 모드로 진입시키는 것을 특징으로 하는 RAID 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법.The method for reducing power consumption in a RAID 5 multimedia server, characterized in that for entering the low-power mode of the particular disk in a cluster order of the memory size required for the preload within a preset memory size limit. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 정보의 선반입이 불가능한 클러스터에 속한 모든 디스크는 활성 모드로 동작되는 것을 특징으로 하는 RAID 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법.A method of reducing power consumption in a RAID 5 multimedia server, wherein all disks in a cluster that cannot read information are operated in an active mode. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 각 클러스터마다 특정 디스크를 저전력 모드로 전환시키기 위한 선반입에 요구되는 메모리 크기는 아래 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 RAID 5 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법.The method for reducing power consumption in a RAID 5 multimedia server, characterized in that the memory size required for pre-loading for switching a specific disk into a low power mode for each cluster is calculated using the following equation. [수학식][Equation] Sk = Nk × BS × (D-1)S k = N k × BS × (D-1) (여기서, Sk는 클러스터 k에 저장된 데이터를 선반입하기 위한 메모리의 크기를, Nk는 클러스터 k로 접근하는 고객의 요청수를, BS는 데이터 청크의 크기를, D는 클러스터에 속한 디스크의 개수를 각각 나타낸다.)Where S k is the size of the memory to load data stored in cluster k, N k is the number of requests from customers accessing cluster k, BS is the size of the data chunk, and D is the size of the disk Each number is displayed.) 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패리티 그룹은 패리티를 연산하기 위해 연관된 데이터 청크와 패리티 청크의 집합이며, 상기 패리티 그룹의 크기는 상기 클러스터에 구비된 디스크의 개 수인 것을 특징으로 하는 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법.The parity group is a set of data chunks and parity chunks associated with each other to calculate parity, and the size of the parity group is the number of disks included in the cluster. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 패리티 청크는 상기 클러스터에 구비된 복수의 디스크로 분산 저장되는 것을 특징으로 하는 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법.The parity chunk is distributed and stored in a plurality of disks provided in the cluster power reduction method in a RAID 5 based multimedia server. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 패리티 그룹에 속한 데이터를 미리 선반입하고, 상기 저전력 모드에 진입한 디스크에 저장된 데이터 청크가 필요하면 상기 선반입한 데이터 청크와 패리티 청크를 이용하여 상기 필요한 데이터 청크를 복구하는 것을 특징으로 하는 RAID 5 기반 멀티미디어 서버에서의 소비 전력 감소 방법.RAID pre-loaded the data belonging to the parity group in advance, and if the data chunk stored in the disk entering the low power mode is needed, the data chunk and the parity chunk is restored by using the preloaded data chunk and RAID. How to reduce power consumption in 5-based multimedia server.
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