存儲驅動器管理的製作方法

2023-08-03 08:09:56

專利名稱：存儲驅動器管理的製作方法
技術領域：
一般說來，本發明涉及計算系統，具體來說，涉及管理計算系統中的存儲驅動器功率和/或性能。


在附圖的圖中作為舉例而不是限制來說明本發明的實施例，圖中相似的參考標號表示相似的單元。圖I是按照一些實施例、具有存儲驅動器策略引擎的計算機平臺的簡圖。圖2示出按照一些實施例、用於管理存儲驅動器性能和功率的例程。 圖3是示出按照一個更具體實施例、具有存儲驅動器性能/功率管理的計算機平臺的簡圖。圖4是示出按照一些實施例、用於管理存儲驅動器訪問請求的例程的流程圖。圖5是示出按照一些實施例、用於管理送往存儲驅動器的功率降低的例程的流程圖。
具體實施例方式對於諸如可攜式個人計算機(PC)之類的計算平臺，諸如高級配置和電源接口(ACPI)之類的功率管理方案提供不同系統、平臺和處理核功率和性能狀態，所述不同系統、平臺和處理核功率和性能狀態允許計算平臺的不同部分分別隨時間而處於較高或較低功率消耗和性能狀態以便進行更有效操作。平臺組件的性能/功率狀態通常由平臺作業系統基於諸如任務需求、可用功率等的各種參數來控制。不幸的是，當前實現的性能狀態管理可能基於沒有細粒化到足以考慮到(諸如包括硬碟驅動器(HDD)、固態驅動器(SSD)和光碟驅動器(ODD)的存儲驅動器之類的)個別裝置的需求活動。例如，可能存在與功率管理狀態之間的負面相互作用關聯的性能問題，例如在因存儲驅動器瓶頸而引起的等待時間顯著損害性能的情況下。例如，低等待時間SSD可能對這個問題極為敏感。當前，為了矯正這類問題，用戶可能只是關閉其計算機上的功率管理選項，或者只是容忍性能影響。存儲VR(用於向存儲裝置供應功率的電壓調節器)通常具有平臺功率供應上最大損失的一部分。作為響應，公司正生產結合了對驅動器的基於硬體的功率剖析和試探(power profiling and heuristics)的產品，以便更好地管理其性能/功率狀態。不幸的是，這類方法會要求過多附加開銷，並且可能甚至不能在預期水平起作用。相應地，本公開呈現用於矯正這些問題的新方式。通過本發明的一些實施例，使用可能已經用於平臺作業系統的存儲驅動程序來提供更健壯的解決方案。這是有效的，原因在於存儲驅動程序通常已經監視存儲驅動器訪問請求，並且因而知道何時業務是未解決的(outstanding)(性能會是關鍵的)或者它何時不是未解決的(並且可節省功率)。因此，該方式前進到更接近如下存儲驅動程序，所述存儲驅動程序具有關於關鍵功率節省或性能時機何時是可用的隱含知識。例如，在對驅動器而言沒有未解決的事務時，驅動器可經過功率管理，以便節省功率並且允許系統進入深層低功率狀態(假定沒有另外某個裝置阻止它)。另一方面，在事務對於驅動器而言未解決時，激活電壓調節器並且使驅動器準備就緒，然後平臺等待時間逐漸減少，使得功率管理不成為障礙並且可按需提供充分性能。圖I是計算平臺102的簡圖，計算平臺102具有用於管理存儲驅動器性能和功率消耗的存儲驅動器策略引擎。所示的是諸如可攜式計算機(上網本、筆記本、平板計算機、智慧型電話等)、臺式計算機、伺服器計算機或者任何其它適當計算裝置之類的計算平臺的一般化部分。所示平臺包括如圖所示耦合的運行作業系統OS軟體104、一個或多個存儲驅動器108、用於向存儲驅動器108提供功率的電壓調節器106以及等待時間控制寄存器110。OS空間在一個或多個處理器核(未示出)中運行，並且包括存儲驅動器策略引擎(SDPE) 103以及一個或多個存儲驅動器驅動程序105。(通常，各存儲驅動器108將具有關聯的存儲驅動程序105。同樣，可存在多於一個存儲驅動器策略引擎103。例如，對於各驅動器可存在一個SDPE實例，或者備選地，可將一個或多個SDPE實例用於管理各個驅動器108的性能。) 存儲驅動器108可包括任何適當的驅動器技術，包括但不限於硬碟驅動器、光碟驅動器、固態驅動器以及可能尚未認識到的任何其它未來驅動器技術。圖2示出按照一些實施例、用於實現存儲驅動器策略引擎的例程。在204，監視存儲驅動器訪問需求。這可使用存儲驅動程序105來進行，如上所述，存儲驅動程序105通常知道任何訪問(讀數據或寫數據)請求。在206，策略引擎表徵存儲驅動器訪問需求。也就是說，它確定它是否足夠高以保證將驅動器置於低(或較低)等待時間模式並且經由VR106為驅動器提供適當功率，或者相反，確定它是否足夠低以保證增加等待時間設定並且降低VR輸出。在208，它基於表徵的需求來為驅動器設置適當性能設定和功率狀態。在一些實施例中，等待時間控制寄存器110可用於例如通過等待時間設定來設置性能設定。可包括一個或多個寄存器的寄存器可用於對於當前顯露的OS功率狀態(諸如使用ACPI的平臺中的C1、C2、C3狀態)控制平臺等待時間。等待時間控制設定可影響對驅動器的事務速度能力做貢獻的一個或多個不同分量(component)。例如,它們可影響優先級設定、功率設定、鏈路定義(link definition)等。通過調整各存儲驅動器的等待時間,可在使用中動態地限制平臺功率管理的總深度，由此在事務不是未解決(大等待時間值)時優化能量效率，而在事務未解決(短等待時間值)時優化性能。一般在向特定驅動器發出事務請求(涉及存儲驅動器的傳輸)的任何時間，使用存儲驅動程序105。存儲驅動程序105還能夠將這些請求保持在排隊狀態，以便拖延事務到達特定硬體。(這可通過軟體構造來進行。)策略引擎103可通過軟體來設置，使得在較短時間間隔對於特定存儲驅動器108沒有事務未解決時，能夠去除對平臺的等待時間限制，由此允許較深層功率管理狀態變為動態可用。存儲驅動器108還可被迅速地(aggressively)送至睡眠狀態或待機狀態，並且例如可對為驅動器饋電的VR 106斷言例如輕負載信令。(對於這種情況，因為沒有命令或充分低優先級命令在某個時間段被發出，所以驅動器會靜止。)圖3示出在一個更詳細示例中具有存儲驅動器策略引擎的計算平臺。所示平臺包括經由直接媒體互連(DMI)接口 320/350耦合到平臺IO晶片331的CPU晶片311。該平臺還包括通過平臺耦合到PIO晶片350以便向其提供非易失性存儲器的硬碟驅動器352、固態驅動器354和光碟驅動器356。經由一個或多個存儲VR 333來為驅動器供電，存儲VR 333是通過通用輸入/輸出(GPIO)接口 332來控制的。(為了方便起見，未示出連接到PIO晶片或CPU晶片的其它平臺組件、例如顯示器、外圍裝置等。)PIO晶片331包括用於控制驅動器與平臺的其它部分之間的數據傳輸的驅動器接口控制器(336、338、340)。例如，這些主控制器中的一個或多個主控制器可包括符合AHCI和/或SATA的控制器。(高級主控制器接口(AHCI)是一種編程規範，它按照非實現特定方式來定義串行ATA主控制器(又稱作主機總線適配器)的操作。該規範描述計算機硬體廠商的系統存儲器結構，以便在主系統存儲器與附連存儲裝置之間交換數據。AHCI為軟體開發人員和硬體設計人員提供用於對SATA/AHCI適配器進行檢測、配置和編程的標準方法。AHCI與串行ATA-II標準分開，但是它顯露SATA的高級能力(例如熱插拔和原生命令隊列)，使得主系統能夠利用它們。許多SATA控制器提供可選擇的操作模式遺留並行ATA、標準AHCI模式或廠商特定RAID。CPU晶片311包括一個或多個處理器核312、圖形處理器313、低級高速緩存 (LLC) 314、存儲控制器315、顯示接口控制器318和PCIExpress接口控制器324。一個或多個核312運行作業系統軟體(OS空間)304,作業系統軟體304包括BIOS功率狀態管理代碼306、一個或多個存儲驅動程序310以及OS存儲棧308，OS存儲棧308包括用於控制存儲驅動器352、354和/或356中的一個或多個存儲驅動器的功率/性能狀態的存儲驅動器策略引擎309。(注意，策略引擎被示為OS存儲棧308的一部分，但並不局限於此。例如，它可能是驅動程序本身的一部分，或者它可在平臺的單獨部分中運行。它可由OS廠商、存儲驅動器廠商或者由另外某個實體來提供。)在這裡還包括的是等待時間寄存器307，可使用軟體來實現等待時間寄存器307，或者等待時間寄存器307可對應於OS空間可訪問的硬體。SDPE 309可產生於對OS存儲驅動程序的修改，或者可選地，可根據駐留在存儲驅動程序之上(如圖所示)的過濾驅動程序(filter driver)來設計它。在所示實施例中，它使用PIO晶片上的GPIO來控制存儲VR 333發信號通知輕負載條件和無負載條件，並且與存儲VR子系統進行通信。它還使用系統BIOS ACPI方法來控制VR。(在所示實施例中，BIOS用於控制存儲驅動器，原因在於它通常包括進行這種操作的平臺特定信息，由此允許基於OS (例如存儲驅動程序)的方法與平臺無關。但是，備選地可使用任何適當備選方案、例如EFI (可擴展固件接口)。圖4示出用於離開降低的存儲驅動器功率狀態的例程。(注意，下面進行論述，圖4和圖5的例程可協作用於管理給定存儲驅動器的功率/性能。)在402，檢測存儲驅動器IO事務請求。在404，它確定驅動器是否斷電。如果驅動器斷電，則在406，它使驅動器VR通電。在408，它設置和/或恢復存儲驅動器上下文，例如活動模式的預設設定或預設設定。在414，它檢查以了解該訪問是否為媒體訪問請求，例如驅動器上存儲的以便向用戶播放的電影的請求，意味著需要低等待時間設定和較高功率能力。如果訪問請求是用於媒體訪問，則在422，在活動模式對驅動器加電(power up)，以及在420，驅動器等待時間設定被設置用於充分低的等待時間。在424，將任務請求排隊以便提供服務，以及然後在426，設置短定時器。返回到414，如果訪問請求不是用於媒體訪問，則在416，在待機模式對驅動器加電，以及在418，向非媒體請求通過服務。最後，在426，設置短定時器。因此，通過這個例程，在將事務請求提交給驅動器時，策略引擎能夠使命令在軟體隊列中「保持」未決(例如使用存儲驅動程序)，分析未決命令並且確定是否應當為它們提供服務。也就是說，確定任何特定功率下降(power down)動作是否應當完全撤消還是部分地撤消，或者它們是否應當保持原樣。不要求對驅動器的存儲空間或物理媒體的訪問的未決命令能夠通過將驅動器部分地加電到「通電待機」狀態而不是完全加電(例如活動)狀態來完成。這由於可能周期地對驅動器的存在進行Ping的軟體而有助於使對功率節省特徵的破壞為最小。同時，如果輸入的事務目標是驅動器上的媒體數據並且因此要求完全(例如活動模式)加電，則可能已經進行的功率下降動作能夠被撤消，以便完成輸入的請求。一旦驅動器完全加電，則它能夠基於在軟體隊列中未決的I/O請求的類型來確定是否應當對於平臺調整等待時間容限，即使它可能仍然處於平臺功率管理狀態(例如，甚至是深層睡眠、待機等狀態)也是如此。例如，未決的大量傳輸請求流可指示，在驅動器加電時，可能希望有更 嚴格的等待時間容限以便允許來自驅動器的最大吞吐量。因此，在高1/0(即，I/O驅動器訪問事務)需求情況下，策略引擎能夠寫到等待時間控制寄存器(它控制驅動器的等待時間容限)或者通過使用平臺中的ACPI通知與OSPM C狀態算法進行通信，設置更嚴格等待時間容限，來使C狀態邏輯動態降級(demote)，因而避免深層功率管理狀態等待時間。因此，通過本文所公開的一些實施例，至少在適當水平可得到兩個環境(功率節省和增加的性能)中的最佳結果。圖5示出在一些實施例中用於進入降低的存儲驅動器功率模式的例程。可至少最初(例如加電)在501進入降低的存儲驅動器功率模式，或者可在502從短定時器或長定時器(與圖4的例程相同的短定時器)的到期起進入降低的存儲驅動器功率模式。當對存儲驅動程序的事務訪問請求不是未決時，定時器被用於識別時間間隙(短間隙和較長間隙)。應當理解，術語「短」和「長」是彼此相對的術語，便捷地便於第一定時器和第二定時器。在那裡實際持續時間將取決於平臺參數和預期性能。也可根據預期粒度來使用更多或更少定時器。假定從定時器到期進入該例程，則在504，策略引擎確定是否有任何命令是未決的。例如，來自先前未決的訪問請求的命令可能仍然需要被服務。如果存在待執行的其餘命令，則在506，它重置和啟動定時器並且使驅動器通電。由此，轉到524，設置正常(預設)驅動器等待時間並且結束。另一方面，如果在504沒有命令未決，則如果到期定時器是短定時器，則轉到514，並且降低送往存儲驅動器的功率。在512，對存儲驅動器VR斷言輕負載信令。在510，它設置(增加)等待時間容限，以及在508，它設置長定時器並且退出例程。返回到522，如果長定時器到期，則在520它使存儲驅動器斷電，在518使存儲驅動器VR斷電，在516設置低等待時間要求(甚至更長等待時間容限)，並且退出例程。因此，通過圖5的例程，在較長時段沒有提交給存儲驅動程序的事務(長定時器)之後，驅動器甚至可進一步斷電(但是同時，提前保存所有必要上下文)。GPIO(例如通過ACPI BIOS方法)可被用於使驅動器完全斷電。一旦驅動器已經完全功率下降，則附加的功率節省也能夠通過將存儲控制器置於較低功率狀態來實現，(例如在ACPI上下文中，它可被置於D3或更深層，例如SOix狀態)。在前面的描述以及下面的權利要求書中，下列術語應當作如下解釋可使用術語「耦合」和「連接」及其派生。應當理解，這些術語不是要作為彼此的同義詞。在具體實施例中，「連接」而是用於指明兩個或更多單元處於相互直接物理接觸或電接觸。「耦合」用於指明兩個或更多單元相互協作或交互，但它們可以處於直接物理接觸或電接觸或者可以不處於直接物理接觸或電接觸。還應當理解，在一些附圖中，信號導體線採用線條來表示。一些線條可能更粗以指示更多組成信號通路，具有數量標籤以指示組成信號通路的數量，和/或在一端或多端具有箭頭以指示主要信息流動方向。但是，這不應當被解釋為限制的方式。這種增加的細節而是可與一個或多個示範實施例結合用於促進更容易地理解簡圖。無論是否具有附加信息，任何所表示的信號線均可實際上包括可在多個方向上傳播的一個或多個信號，並且可採用任何適當類型的信號方案來實現，例如採用差分對所實現的數字線或模擬線、光纖線和/或單端線。
應當理解，可能給出了示例尺寸/模型/值/範圍，但是本發明並不局限於此。隨著製造技術(例如光刻)隨時間而成熟，預計可製造更小尺寸的裝置。另外，為了說明和論述的簡潔性並且為了不影響對本發明的理解，在附圖中可能示出或者可能沒有示出到IC晶片和其它組件的眾所周知的電源/接地連接。此外，為了避免影響對本發明的理解，並且也鑑於以下事實相關於框圖布置的實現的細節在很大程度上取決於要在其中實現本發明的平臺，也就是說，這類細節應當完全處於本領域的技術人員的理解範圍之內，可採取這類框圖形式示出布置。雖然提出特定詳情(例如電路)以便描述本發明的示例實施例，但本領域的技術人員應當非常清楚，沒有這些特定詳情或者採用這些特定詳情的變更形式的情況下也可實施本發明。因此，本描述要被看作是說明性而不是限制性的。
權利要求
1.一種具有指令的存儲器存儲裝置，所述指令在計算平臺中運行時使其執行包括下列步驟的方法 監視存儲驅動器驅動程序，以便確定是否在充分時間量沒有對所述驅動程序提交事務訪問請求；以及 如果在所述充分時間量沒有提交事務訪問請求，則降低供應給所述驅動器的功率。
2.如權利要求I所述的存儲裝置，還包括如果在充分時間量沒有提交事務訪問請求，則增加所述驅動器的等待時間容限。
3.如權利要求2所述的存儲裝置，其中，所述降低功率和增加等待時間容限由運行於所述平臺的作業系統空間中的策略引擎來發起。
4.如權利要求2所述的裝置，其中，增加所述驅動器的等待時間容限包括設置等待時間控制寄存器狀態。
5.如權利要求I所述的裝置，其中，通過平臺BIOS實用程序來控制所述存儲驅動器。
6.如權利要求I所述的裝置，其中，監視包括監視第一時間量，以及如果在所述第一時間量沒有提交事務訪問請求，則將驅動器功率降低到第一功率狀態。
7.如權利要求6所述的裝置，其中，監視包括如果在所述第一時間量沒有提交事務請求，則監視附加時間，以及如果在所述附加時間沒有提交訪問請求，則將驅動器功率狀態降低到第二功率狀態，所述第二功率狀態引起比所述第一功率狀態更少的功率消耗。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，所述第二功率狀態包含降低送往所述驅動器的控制器的功率。
9.如權利要求6所述的裝置，包括如果在所述第一時間量沒有提交事務訪問請求，則將驅動器等待時間增加到第一等級。
10.如權利要求9所述的裝置，包括如果在所述附加時間沒有提交訪問請求，則將驅動器等待時間增加到第二等級，所述第二等級比所述第一等級要長。
11.一種計算設備，包括 存儲驅動器以及便於訪問所述存儲驅動器的存儲驅動器驅動程序； 電壓調節器，用於將功率供應給所述存儲驅動器；以及 策略引擎，用於監視所述存儲驅動器驅動程序，以便確定是否在充分時間量沒有對所述驅動器提交事務訪問請求，以及如果在所述充分時間量沒有提交事務訪問請求，則降低供應給所述存儲驅動器的功率。
12.如權利要求11所述的計算設備，其中，如果在所述充分時間量沒有提交事務訪問請求，則所述策略引擎增加所述存儲驅動器的等待時間容限。
13.如權利要求12所述的計算設備，其中，所述策略引擎通過設置等待時間控制寄存器狀態來增加所述驅動器的等待時間容限。
14.如權利要求12所述的計算設備，其中，所述策略引擎通過改變基於作業系統的功率管理狀態來增加所述驅動器的等待時間容限。
15.如權利要求14所述的計算設備，其中，所述策略引擎通過經由BIOSACPI特徵改變高級配置電源接口(ACPI)狀態來增加所述驅動器的等待時間容限。
16.如權利要求11所述的計算設備，包括用於控制所述存儲驅動器的平臺BIOS實用程序。
17.如權利要求11所述的計算設備，其中，如果在第一時間量沒有提交事務訪問請求，則所述策略引擎將存儲驅動器功率降低到第一功率狀態。
18.如權利要求17所述的計算設備，其中，如果在所述第一時間量沒有提交事務請求，則當在超過所述第一時間量的附加時間沒有提交訪問請求的情況下，所述策略引擎將所述驅動器功率狀態降低到第二功率狀態，所述第二功率狀態引起比所述第一功率狀態更少的功率消耗。
19.如權利要求18所述的計算設備，其中，所述第二功率狀態包含降低送往所述驅動器的控制器的功率。
20.如權利要求17所述的計算設備，其中，如果在所述第一時間量沒有提交事務訪問請求，則所述策略引擎將驅動器等待時間增加到第一等級。
21.如權利要求20所述的計算設備，其中，如果在所述附加時間沒有提交訪問請求，則所述策略引擎將所述驅動器等待時間增加到第二等級，所述第二等級比所述第一等級要長。
22.—種設備，計算 存儲驅動器； 電壓調節器，用於將功率供應給所述存儲驅動器；以及 耦合到所述存儲驅動器的處理器，所述處理器用於運行所述存儲驅動器的存儲驅動程序和策略引擎，以便與對於所述處理器所實現的單獨功率管理系統無關地控制所述存儲驅動器的功率和等待時間狀態。
23.如權利要求22所述的設備，其中，所述處理器運行實現所述單獨功率管理系統的作業系統。
24.如權利要求23所述的設備，其中，所述單獨功率管理系統是高級配置和電源接口系統。
全文摘要
通過本發明的實施例，使用可能已經用於平臺作業系統的存儲驅動程序來提供更健壯的解決方案。這是有效的，原因在於存儲驅動程序通常已經監視存儲驅動器訪問請求，並且因而知道業務何時是未解決的(性能會是關鍵)或者何時它不是未解決的(並且功率可節省)。
文檔編號G06F9/06GK102763075SQ201180002814
公開日2012年10月31日 申請日期2011年9月27日 優先權日2010年9月30日
發明者B·庫珀, F·A·西迪奇 申請人:英特爾公司