使用用于最小化盘旋转时间和加速旋转操作次数的反向备份操作的系统和方法技术方案

一种用于提供反向备份操作的系统和方法，用于将本地硬驱动器保持在待机（不旋转）模式，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由本地驱动器产生的功耗、热量和噪声。本发明专利技术在网络连接及其带宽足够时使用远程存储系统作为主要存储系统，使得本地硬盘可以保持在待机模式。如果网络连接不可用或不足以处理数据流，则本地硬盘加速旋转并且暂时用作用于读取和写入的主要存储。在必要和可能时，同步两个存储位置上的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及用于备份数据同时延长本地硬驱动器的寿命并减少功耗、热量和 噪声的方法和系统。具体地，本专利技术提供用于反向备份操作的方法和系统，用于保持本地硬 驱动器处于待机模式(即，不旋转)、从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由本地驱动器产 生的功耗、热量和噪声。
技术介绍
硬盘是机械设备。(通常称为硬驱动器、硬盘或固定盘驱动器的硬盘或硬盘驱动 器(HDD)是非易失性存储设备，其将数字编码的数据存储在具有磁性表面的快速旋转的盘 片(platter)上。对于关于 HDD 的更多信息，见 http //www. techweb. com/encyclopedia/ defineterm. jhtml ？ term = harddisk。)当它们的盘旋转时，HDD消耗功率，产生噪声，并 且对震动和碰撞敏感。硬驱动器消耗桌上型计算机和笔记本计算机功率的5%到31%。这 不仅增加了整个IT功耗并减少了便携式计算机的电池寿命，而且还增加了由系统产生的 热量。过热可能导致用户不舒服，并且增加风扇从计算机散出热量以及空调冷却工作环境 中的环境空气的功耗。办公室计算机消耗美国产生的电力的大约1%，并且数据中心消耗额 外的1. 2%。假设计算机数目的预期增长，这些分数预期在将来显著增加。该情形在大城市 中尤其严重，其中电力价格最高，并且电源不可能一直增长。在这些情况下，扩展业务的唯 一可能性是降低现有的功耗。即使低强度办公室噪声(例如，来自工作站或膝上型计算机的HDD的旋转)也降 低生产力、积极性、学习能力，并且甚至可能导致健康危机。以5，400-7，200RPM旋转的平 均桌上型计算机硬驱动器的噪声水平典型地在30到50dBA之间。具有更高旋转速度的高 性能硬盘产生更多噪声。盘头搜索相关的声音由于它们的不规则性质，更严重地干扰用户。 (为了读写盘的表面，驱动器使用称为头的、位于致动臂端部的小电磁组件。在轴上存在用 于每个盘片表面的一个头。该盘以非常高的速度旋转以允许头在盘的表面上快速移动。朝 向致动臂的另一端是枢轴点，并且在端部是音圈，其移动头)。尽管有人可以争辩可能制造 具有更好的隔音的计算机，但是存在对利用现有硬件降低办公室噪声的水平的系统和方法 的需要。此外，旋转硬盘驱动器是脆弱的并且对震动敏感。(作为工作站/膝上型计算机 (特别是在膝上型计算机的情况下)跌落的结果，工作站以及膝上型计算机非常容易遭受 物理碰撞。)盘头在磁盘盘片(disk platter)上移动的相对速度依赖于盘速度，并且对于15KRPM驱动器可以超过150英里每小时。在突然碰撞或振动的情况下，盘头可能碰到并损 坏盘片表面。陀螺效应恶化移动设备的问题。即使小的磁盘盘片损坏也可能产生从盘片、盘头 和磁盘盘片上刮下的微粒的碰撞的连锁反应。因此，即使盘驱动头和盘片的单个碰撞也可 能导致驱动器的快速丢失和数据的丢失。处于待机模式的不转动盘消耗的功率和产生的热量比忙碌盘少一个数量级，并且 比空闲转动盘至少少三倍。为了本应用的目的，术语“待机”指不旋转或不转动盘。此外， 不转动或不旋转盘是无声的。它们还典型的对于震动的敏感少四到五倍，因此是更可靠的。 因此，期望最小化盘旋转的时间。对于目前存在的“转动硬盘”问题的大多数解决方案的目标是便携式设备、服务器 或RAID控制器的任一。“一种介质”解决方案正尝试只利用一种存储设备解决该问题。不 幸的是，不可能预测未来(包括盘访问模式)，并且延迟写入增加了丢失数据的风险。与盘 驱动器一直旋转的系统相比，数据读取误预测经常增加功耗。此外，在丢失高速缓存的读取 请求的情况下，用户要花几秒钟等待盘驱动器加速旋转(spin-up)。延迟数据写入增加了数 据丢失的机会，并且经常显著地加速旋转盘增加了硬盘磨损。例如，桌上型计算机硬盘在它 们出故障之前，只能维持总共大约50，000次加速旋转过程。闪速存储器消耗极少的功率并 且是快速的。然而，它比较小并且只能维持有限次数的写入。混合驱动器包含内置非易失 性闪速存储器。它增加了可用于高速缓存的存储器量并且允许持久地存储一些数据写入量 而不加速旋转盘驱动器。因此，混合驱动器允许预取更多数据并延迟将数据写到盘中，而不 牺牲数据可靠性。不幸的是，混合驱动器只部分解决了上述问题。读取请求误预测和大容 量写入仍然要求访问盘。此外，混合驱动器是要求替换现有硬驱动器的硬件解决方案，如果 闪速存储器损坏则难以或不可能升级，并且对数据块操作，因此不访问文件系统级元信息。 (元信息对数据预取优化是必需的。)利用硬盘驱动器和闪速驱动器作为两个独立设备工 作的实验性驱动器级解决方案没有第一和第二个问题。盘较少的服务器、工作站和小型客户端使用远程存储来替代本地硬盘。远程存储 系统通常包括许多硬盘。这种系统可以根据数据流行度在盘上分发数据，使用多速盘或具 有不同特性的盘，并且可以使一些盘专用于写入和读取高速缓存。这经常允许将显著数量 百分比的磁盘保持关闭的能力。不幸的是，盘较少的客户端要求永久的和高质量的网络连 接。因此，该技术不适于大多数移动系统。此外，盘较少的系统不常见，因此难以为用户和 管理员配置和支持，因此使用硬盘驱动器的系统是最流行的。即使没有服务读取和写入请求，大多数笔记本和服务器系统中的硬盘也保持在空 闲模式中。不将它们的硬盘置于待机(不旋转)模式的系统经常增加比它们解决的问题更 多的问题。完全无盘的客户端对用户和管理员增加了不便。桌上型计算机解决方案具有高的 延迟，并且在网络问题的情况下变得不可用。此外，这种系统具有不同的管理处理，其不受 机器自身限制。这是为什么 无盘桌上型计算机和服务器采用有限的原因。随着近来闪速存 储器的大小的增加，期望闪速存储器可以替代系统盘。然而，目前以及至少在近期未来可用 的大小仍然比用户需要的小的多并且贵的多。 组合多个(可能是不同的)盘的解决方案显示对服务器型工作负荷更有效。不幸的是，服务器和桌上型计算机只有一个(系统)盘。闪速存储器和硬盘的组合部分解决了 问题，但是在闪速存储器读取失败的情况下，仍然可能导致缩短的寿命和长的存取延迟。之 前给盘和闪存增加网络连接来存储数据的尝试显示在移动系统上提高了性能并延长了电 池寿命。然而，它们可能缩短盘寿命，并且增加了服务器上的功耗，结果，增加了整体企业规 模上的功耗。 数据可靠性和可用性通常是对存储系统最重要的要求。传统功率优化解决方案 经常与这些要求矛盾，并且减少了用户和管理方便性。例如，频繁的加速旋转和减速旋转 (spin-down)操作增加了数据可靠性和可用性，但是显著降低了寿命，因此降低了硬盘驱动 器的可靠性。结果，在大多数服务器和桌上型计算机上，这些特征通常被禁止或配置大约一 小时长的暂停。如果只考虑功率的收支平衡(break-even balance)，则笔记本硬盘可以多 进行大约一个数量级的加速旋转操作，但是仍然将在一年内损坏。类似地，无盘客户端劣化 性能，并且在网络基础设施出问题的情况下变得不能操作。除了功耗，硬盘引起一组其它问题，如噪声、脆弱性和易于被偷或丢失。然而，服务 器、桌上型计算机和移动系统具有不同的盘和不同的部署情景，这使得上面问题的一些变 得重要或完全不重要。例如，笔记本中的盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于反向数据备份的方法，用于将本地硬驱动器保持在待机（不旋转）模式并最小化盘加速旋转操作的数量，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由系统中的本地硬驱动器产生的功耗、热量和噪声，该系统具有用于存储来自客户端的数据的远程服务器，该客户端用于通过网络将客户端数据写入远程服务器和从远程服务器读取客户端数据，该客户端具有至少一个本地硬驱动器，用于提供存储在远程服务器上的客户端数据的备份，该方法包括以下步骤：ａ．确定是否存在用于将远程服务器上存储的客户端数据与本地硬驱动器同步的一个或多个条件；以及ｂ．如果存在所述一个或多个条件的至少一个，则在远程服务器和本地硬驱动器之间同步客户端数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古莱朱科夫，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]