一种基于异构对象存储系统的功耗控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于异构对象存储系统的功耗控制方法，要解决的技术问题是对异构对象存储系统架构下对象存储服务器进行功耗控制，以降低存储系统运行时的功耗。技术方案是根据异构对象存储系统中异构对象存储服务器中使用存储设备的不同，将对象存储服务器划分为两类。针对每类对象存储服务器定义不同的功耗级别，每隔固定时间获取每类存储服务器的使用情况以及功耗级别的设定情况，根据服务请求的变化对每类存储服务器实施功耗级别调整。采用本发明专利技术可以动态调整存储服务器的功耗级别，达到既控制对象存储服务器功耗，又避免对其产生过多性能影响的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及存储系统的功耗控制方法，尤指基于异构对象存储系统的功耗控制方法。
技术介绍
存储系统是大规模并行计算机系统中的重要组成部分。异构对象存储系统基于对 象存储架构，由元数据服务器，各种类型的对象存储服务器构成。元数据服务器为应用程序 的存储请求提供元数据服务。各种类型的对象存储服务器采用不同类型的存储设备，提供 具有不同特点的数据访问服务，满足不同类型应用程序的存储访问需求。原有的同构对象 存储系统的对象存储服务器一般采用单一的同构存储设备，如磁盘阵列，或者普通磁盘等。 异构对象存储系统中的存储设备类型更加多样，可以为不同类型的应用提供针对性的存储 服务。这种从同构到异构的变化使得存储系统更具有服务灵活性，使得对应用的存储服务 更具有针对性，从而提高存储系统的利用效率。异构对象存储系统中，不同类型的存储服务 器上的数据都是活跃的，应用程序可直接访问。由于使用的不同的存储设备，不同类型存储 服务器之间在提供的访问特性上存在不同。在现有的对象存储系统中，lustre支持异构对 象存储，支持将不同类型的对象存储服务器进行功能区域划分，满足不同类型的存储服务 器需求。下面给出异构对象存储系统的构成。异构对象存储系统包括1-2台元数据服务 器，多台异构对象存储服务器。对象存储服务器依据使用存储设备的不同，可以分成两类 1)使用磁盘阵列作为存储设备，2)使用磁盘作为存储设备。二者在功能特点、功耗特性上 有所不同。磁盘阵列构建RAID (RedundantArray of Inexpensive Disk，廉价冗余磁盘阵 列)，通过磁盘冗余的方式实现对数据的有效保护，具有较高的可靠性和可用性，可用来保 存用户关键数据，如程序代码，文档等。磁盘在性能和数据的可靠性等方面和磁盘阵列存在 差距，通常用来存放程序运行过程中的临时文件、中间结果文件以及检查点文件等。功耗是大规模并行计算机系统设计中的重要问题，存储系统的功耗占据了其中相 当的比例，针对存储系统的功耗优化具有重要意义。异构对象存储系统中，不同类型的存储 服务器之间的特性差异使得针对存储系统的功耗优化具有相当的空间。目前，大规模计算系统的功耗控制主要集中在处理器的功耗优化方面，包括处理 器的动态电压和频率调节，通过对任务分配、调度等研究降低多处理器在计算过程中的功 耗。对存储系统的功耗控制方法主要体现在存储设备级，包括设置设备休眠，调节设备转 速，减少磁盘寻道次数等。此外，还包括针对数据备份服务器的功耗控制，在有备份需求时 降低数据备份期间服务器的功耗。针对异构对象存储系统特点，对存储服务器进行专门的功耗控制以降低存储系统 功耗，节约系统运行所需要的能源具有重要意义。在异构对象存储系统中，元数据服务器数 量较少，对整个存储系统功耗影响不大，一般不需对其进行功耗控制。存储服务器的处理器 可以调整运行频率，降低运行功耗。磁盘阵列和磁盘也可以支持多种不同的功耗状态。处理器的多级频率设置和存储设备的多功耗模式可作为功耗控制方法的基本手段发挥作用。异 构对象存储系统功耗控制可以将二者结合起来，根据实时的应用特点，提出功耗控制方法， 目前尚未有公开文献涉及这方面的研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出，对 异构对象存储系统架构下对象存储服务器进行功耗控制，达到降低存储系统运行时的功 耗，减少存储系统的用电量，节约运行成本的目的。根据异构对象存储系统中对象存储服务器使用的存储设备的不同，将对象存储服 务器分为两类使用磁盘阵列的和使用磁盘的。两类对象存储服务器的特点不同，功耗级 别的设定是不相同的，使用的策略也不相同。对于使用磁盘阵列的对象存储服务器，其保存 的数据重要程度较高，用户需要随时访问。为了保证服务请求的正常响应，在功耗级别改变 时，采用较为严格的转换条件，并且保证存储设备不关闭，可以随时提供访问服务，称之为 保守的功耗状态转换策略。使用磁盘的对象存储服务器用于存放程序运行时的临时数据， 其功耗级别调整以功耗降低为优先目标，一旦存在功耗状态下调的可能，即会下调功耗级 另IJ，且磁盘出现空闲时，直接将其设置为关闭状态，称之为激进的功耗转换策略。 对象存储服务器的功耗调节手段包括处理器频率调节和存储设备功耗级别调节。 通过对两种调节手段的组合进行功耗测试，获得不同组合下存储服务器的功耗值，并对功 耗值进行排序，形成存储服务器的多个不同的功耗级别。定义存储服务器的功耗级别为功 耗级别对应存储服务器的一个处理器频率和一个存储设备功耗状态组合，以及存储服务器 在该组合下的功耗值。功耗级别的调整表示处理器频率和存储设备的功耗状态发生变化， 带来存储服务器功耗值发生变化。功耗级别上调是指选择一个处理器频率以及存储设备的 功耗状态，使得存储服务器的功耗值升高。功耗级别下调是指选择一个处理器频率以及存 储设备的功耗状态，使得存储服务器的功耗值降低。对象存储服务器为大量计算节点提供存储服务。每个对象存储服务器以队列的方 式来保存计算节点的服务请求，这个队列称为服务请求队列。服务请求队列的长度越长，表 示对象存储服务器中等候处理的请求越多。技术方案为根据异构对象存储系统中异构对象存储服务器中使用存储设备的不 同，将对象存储服务器划分为不同的种类。针对每类对象存储服务器定义不同的功耗级别， 每隔固定时间获取每类存储服务器的使用情况以及功耗级别的设定情况，根据服务请求的 变化对每类存储服务器实施功耗级别调整，降低整个存储系统运行过程中的功耗，实现对 对象存储服务器进行功耗控制的目的。具体技术方案为第一步，根据异构对象存储系统中对象存储服务器使用的存储设备的不同，将对 象存储服务器分为两类第一类为使用磁盘阵列的对象存储服务器，第二类为使用磁盘的 对象存储服务器。第二步根据每类存储设备的特性和处理器所支持的多级频率，设定每类对象存 储服务器所支持的功耗级别。具体包括2. 1设定第一类对象存储服务器所支持的功耗级别，方法是2. 1. 1设处理器支持A1个不同的频率，磁盘阵列支持B1个不同的功耗状态，B1个不同的功耗状态中不包括磁盘阵列的关闭，分别选择不同的处理器频率和磁盘阵列的功耗 状态，得到A1XBjt组合。2. 1.2使用功率计测量对象存储服务器在A1XB1种组合情况下进行持续数据写操 作时的功耗值。2. 1.3在A1XB1种组合中，如果有m(m> 1)个组合具有相同的功耗值，则将这些组合构造一个组合子集。2.1.4使用顺序选择删除法，将组合子集中的组合数删减为1个。顺序选择删除法 过程如下1)对m个组合，根据处理器频率由低到高进行排序；2)在m个组合中只保留具有最低处理器频率的1个组合，删除其余的组合；2. 1. 5选择A1XB1个组合中所有具有相同功耗值的组合子集，逐一使用顺序选择 删除法，直到所有剩余组合中每个组合的功耗值都不相同。2. 1. 6对剩余组合所对应的功耗值进行排序，并将排序后的组合以及其相对应的 功耗值构造一个表格，称为第一类存储服务器的功耗级别表，用W1表示。W1表中每一项包括 一个处理器频率、存储设备功耗状态组合，以及该组合条件下的功耗值，表示存储服务器的 一个功耗级别。Α表中共包括(^项，每项的功耗值不相同，有C1S (A1XB1)15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于异构对象存储系统的功耗控制方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，根据异构对象存储系统中对象存储服务器使用的存储设备的不同，将对象存储服务器分为两类：第一类为使用磁盘阵列的对象存储服务器，第二类为使用磁盘的对象存储服务器；第二步：根据每类存储设备的特性和处理器所支持的多级频率，设定每类对象存储服务器所支持的功耗级别，具体包括：２．１设定第一类对象存储服务器所支持的功耗级别，方法是：２．１．１设处理器支持Ａ↓［１］个不同的频率，磁盘阵列支持Ｂ↓［１］个不同的功耗状态，Ｂ↓功耗级别为第二类存储服务器设定；第三步：确定两种类型对象存储服务器的功耗级别调整标准：４．１设定第一类对象存储服务器的功耗级别调整阈值Ｘ↓［ｌｏｗ］和Ｘ↓［ｕｐ］，Ｘ↓［ｌｏｗ］是第一类存储服务器功耗级别下调阈值，Ｘ↓［ｕｐ］是第一类存储服务器功耗级别上调阈值；４．２设定第二类存储服务器类型的级别调整阈值Ｙ↓［ｌｏｗ］和Ｙ↓［ｕｐ］，Ｙ↓［ｌｏｗ］是第二类存储服务器功耗级别下调阈值，Ｙ↓［ｕｐ］是第二类存储服务器功耗级别上调阈值；第四步：启动异构对象存储系统，设定功耗级别转换时间间隔Ｔ，并根据每个对象存储服务器所属的类型，设定其功耗状态为最高功耗级别Ｐ↓［Ｃ↓［１］］↑［１］或者Ｐ↓［Ｃ↓［２］］↑［２］；第五步，对于第二类存储服务器，初始化计数器Ｃｏｕｎｔｅｒ值为０，Ｃｏｕｎｔｅｒ用于统计当前服务请求队列为空的次数，初始化常量Ｃｏｕｎｔｅｒ↓［ｕｐ］，Ｃｏｕｎｔｅｒ↓［ｕｐ］取值范围为５～１０；第六步：每个对象存储服务器每隔时间Ｔ获得当前自己的请求队列长度Ｌ；令上一次的队列长度为Ｌ′，第一次时间间隔统计时Ｌ′＝Ｌ；第七步：每个对象存储服务器根据Ｌ的取值执行不同的操作，调整存储服务器的功耗级别：７．１对于第一类存储服务器，７．１．１如果此时Ｌ＝Ｘ↓［ｌｏｗ］，则查看当前的功耗级别，如果不是最低级别Ｐ↓［１］↑［１］，则根据表Ｗ↓［１］下调一级功耗级别；如果当前已经是最低级别Ｐ↓［１］↑［１］，则功耗级别保持不变；７．１．２如果Ｌ＞Ｘ↓［ｕｐ］，则查看当前的功耗级别，如果不是最高级别Ｐ↓［Ｃ↓［１］］↑［２］，则根据表Ｗ↓［１］上调一级功耗级别；如果已经是最高级别Ｐ↓［Ｃ↓［１］］↑［１］，则功耗级别保持不变；７．１．３如果Ｌ的值满足Ｘ↓［ｌｏｗ］＜Ｌ＜Ｘ↓［ｕｐ］，则保持当前功耗级别不变；７．２对于第二类存储服务器，７．２．１如果连续两次查...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董勇，卢宇彤，周恩强，陈娟，谢旻，曹宏嘉，蒋艳凰，陈海涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]