專利名稱：一種并行存儲(chǔ)系統(tǒng)檢查點(diǎn)功耗優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及并行存儲(chǔ)系統(tǒng)的功耗優(yōu)化方法，尤指通過對(duì)存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)置多級(jí)功耗 狀態(tài)，對(duì)并行存儲(chǔ)系統(tǒng)檢查點(diǎn)操作進(jìn)行功耗優(yōu)化的方法。
背景技術(shù)：
并行存儲(chǔ)系統(tǒng)是大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分，大量的文件讀寫操作 產(chǎn)生的功耗占整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功耗的很大部分。檢查點(diǎn)是增強(qiáng)高性能計(jì)算系統(tǒng)可用性的重 要手段。在高性能計(jì)算系統(tǒng)中，大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算應(yīng)用往往運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，且由于規(guī)模較大， 占用大量的計(jì)算資源，使得系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障的可能性大幅增加。為了保證程序能夠正常 運(yùn)行，提高程序運(yùn)算的有效性，通常會(huì)在應(yīng)用程序運(yùn)行過程中執(zhí)行檢查點(diǎn)操作，保存應(yīng)用中 每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)以及所占用的內(nèi)存。一旦系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障，可以利用最近保存的映 像文件恢復(fù)應(yīng)用的運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可用性。檢查點(diǎn)操作為每個(gè)計(jì)算進(jìn)程創(chuàng)建獨(dú)立的映像 文件，每個(gè)映像文件伴隨著大量數(shù)據(jù)的讀寫，大量的讀寫操作使得對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的功耗 急劇上升。因此，針對(duì)檢查點(diǎn)操作的特性，對(duì)存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)施功耗優(yōu)化是十分必要且有效 的。檢查點(diǎn)操作執(zhí)行具有間隔性的特點(diǎn)，用戶每隔一定時(shí)間對(duì)整個(gè)應(yīng)用執(zhí)行一次檢查 點(diǎn)操作。這種間隔性特點(diǎn)使得保存檢查點(diǎn)映像文件的存儲(chǔ)服務(wù)器并不是一直處于工作狀 態(tài)，存在一定時(shí)間的存儲(chǔ)服務(wù)器零服務(wù)的狀態(tài)。本發(fā)明中所涉及的檢查點(diǎn)映像文件被保存 在并行存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立分區(qū)中(稱為檢查點(diǎn)映像分區(qū))，其操作和其他的文件讀寫分 開，非檢查點(diǎn)操作的文件讀寫不會(huì)使用該檢查點(diǎn)映像分區(qū)下的對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器，因此，當(dāng)某 個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器無檢查點(diǎn)操作需要處理時(shí)，服務(wù)器處于空閑狀態(tài)，存在功耗浪費(fèi)，可以將 此階段的對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)置到低功耗狀態(tài)，以節(jié)約功耗。利用檢查點(diǎn)映像分區(qū)，以及檢查點(diǎn)操作的時(shí)間間隔特點(diǎn)，通過降低處理器頻率、將 存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)為低功耗狀態(tài)等手段降低處于空閑狀態(tài)的對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的功耗，減少存儲(chǔ)系 統(tǒng)運(yùn)行過程中的能量消耗，是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)功耗優(yōu)化的重要手段之一。目前，針對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的功耗優(yōu)化方法主要體現(xiàn)在存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)，包括設(shè)置設(shè)備休眠、 調(diào)節(jié)設(shè)備轉(zhuǎn)速、減少磁盤尋道次數(shù)，此外還有針對(duì)數(shù)據(jù)備份服務(wù)器的功耗控制，在有備份需 求時(shí)降低數(shù)據(jù)備份期間服務(wù)器的功耗。很少有針對(duì)檢查點(diǎn)操作特點(diǎn)進(jìn)行功耗優(yōu)化的工作， 面向檢查點(diǎn)的優(yōu)化也主要是面向性能優(yōu)化方面的。目前，許多存儲(chǔ)系統(tǒng)都配備專門進(jìn)行檢 查點(diǎn)操作的對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器，忽視對(duì)其的功耗優(yōu)化將是對(duì)存儲(chǔ)資源的一大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何基于檢查點(diǎn)操作特性對(duì)并行存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)施功耗 優(yōu)化。具體包括如何插入功耗狀態(tài)設(shè)定指令，如何解決涉及多個(gè)檢查點(diǎn)操作的多個(gè)功耗狀 態(tài)指令設(shè)定的沖突問題當(dāng)應(yīng)用規(guī)模較大或者作業(yè)較多時(shí)，檢查點(diǎn)映像文件數(shù)大于對(duì)象存 儲(chǔ)服務(wù)器數(shù)量，多個(gè)映像文件保存在同一個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器上，不同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送多次功耗狀態(tài)設(shè)定指令，產(chǎn)生沖突。本發(fā)明的技術(shù)方案為為每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器構(gòu)造一個(gè)服務(wù)器工作狀態(tài)集合，用 于表示該對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的工作狀態(tài)，服務(wù)器工作狀態(tài)集合中的每個(gè)元素代表一個(gè)服務(wù)器 提供服務(wù)的進(jìn)程，集合中的元素越多，代表該對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器為越多的進(jìn)程提供檢查點(diǎn)服 務(wù)。當(dāng)某個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器收到一個(gè)功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求后，根據(jù)服務(wù)器工作狀態(tài)集合的狀 態(tài)，判斷是否需要執(zhí)行該請(qǐng)求，以避免多個(gè)功耗狀態(tài)指令設(shè)定的重復(fù)與沖突問題。具體技術(shù) 方案為第一步、為對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器定義兩個(gè)功耗狀態(tài)正常功耗狀態(tài)和低功耗狀態(tài)。在執(zhí) 行檢查點(diǎn)操作前，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為正常功耗狀態(tài)。檢查點(diǎn)操作執(zhí)行完成后，計(jì)算節(jié) 點(diǎn)向?qū)ο蟠鎯?chǔ)服務(wù)器發(fā)送低功耗狀態(tài)設(shè)定指令，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)置為低功耗狀態(tài)。第二步、對(duì)于有N個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，為對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器 j (1 ^ j ^ N)構(gòu)造一個(gè)服務(wù)器工作狀態(tài)集合Gj，集合Gj體現(xiàn)了當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的工作 狀態(tài)，N為正整數(shù)。集合h中的每個(gè)元素是由作業(yè)號(hào)和進(jìn)程號(hào)拼接得到的進(jìn)程標(biāo)識(shí)I，代表 對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j為之提供檢查點(diǎn)服務(wù)的進(jìn)程。初始時(shí)G^為空。下面每一步都是針對(duì)每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j展開的。第三步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j等待即將到來的功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R，R e (Rnormal, Rd。J，其中R—表示將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為正常功耗狀態(tài)的請(qǐng)求，Rd。wn表示將對(duì)象存儲(chǔ) 服務(wù)器設(shè)定為低功耗狀態(tài)的請(qǐng)求。第四步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器收到一個(gè)功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R后，根據(jù)該請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的 作業(yè)號(hào)、進(jìn)程號(hào)，將作業(yè)號(hào)和進(jìn)程號(hào)連接起來構(gòu)成一個(gè)進(jìn)程標(biāo)識(shí)I，例如作業(yè)號(hào)為1000，進(jìn) 程號(hào)為500，則標(biāo)識(shí)I為1000500。第五步、如果R = Rnmial，執(zhí)行第六步；否則，執(zhí)行第十步；第六步、此時(shí)到來的功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R要求將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為正常功耗 狀態(tài)，表示對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j需要響應(yīng)I的服務(wù)請(qǐng)求，將I并入該對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的服務(wù) 器工作狀態(tài)集合Gj，即Gj = GjUiIl。第七步、查詢當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的功耗狀態(tài)，如果處于低功耗狀態(tài)，則執(zhí)行第 八步；否則執(zhí)行第九步。第八步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j執(zhí)行請(qǐng)求R，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j設(shè)定為正常功耗狀態(tài)， 同時(shí)修改當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的功耗狀態(tài)為正常功耗狀態(tài)，轉(zhuǎn)第十四步。第九步、忽略該請(qǐng)求R，轉(zhuǎn)第十四步。第十步、此時(shí)到來的功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R要求將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為低功耗狀 態(tài)，表示對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j完成了 I的服務(wù)請(qǐng)求，將I從對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的服務(wù)工作狀態(tài) 集合Gj中去掉，即Gj = Gj-{I}。第十一步、判斷此時(shí)h是否為空，如果是，執(zhí)行第十二步；否則執(zhí)行第十三步。第十二步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j執(zhí)行請(qǐng)求R，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j設(shè)定為低功耗狀態(tài)， 同時(shí)修改當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的功耗狀態(tài)為低功耗狀態(tài)，轉(zhuǎn)第十四步。第十三步、此時(shí)仍有其他進(jìn)程的檢查點(diǎn)作業(yè)需要服務(wù)，忽略該請(qǐng)求R。第十四步、是否有新的檢查點(diǎn)服務(wù)即將到來，如果是，執(zhí)行第三步；否則，執(zhí)行第 十五步。
第十五步、結(jié)束。采用本方法可以達(dá)到如下效果1)可以根據(jù)每個(gè)響應(yīng)檢查點(diǎn)操作的對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的忙閑狀態(tài)自適應(yīng)地設(shè)置不 同的功耗狀態(tài)，達(dá)到降低空閑服務(wù)器功耗的目的。2)本發(fā)明針對(duì)大作業(yè)規(guī)模和多作業(yè)運(yùn)行情況，定義了對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的工作狀態(tài) 集合，通過查詢?cè)摷系臓顟B(tài)，消除了對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器多個(gè)功耗狀態(tài)指令設(shè)定的沖突問題。


圖1給出了帶有檢查點(diǎn)映像分區(qū)的對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，分區(qū)1用于保存程序數(shù) 據(jù)的分區(qū)，分區(qū)2為檢查點(diǎn)映像分區(qū)，用于保存檢查點(diǎn)映像文件。圖2是本發(fā)明總體流程圖。
具體實(shí)施例方式步驟1)、為對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器定義兩個(gè)功耗狀態(tài)正常功耗狀態(tài)和低功耗狀態(tài)。步驟2)、為對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j構(gòu)造一個(gè)服務(wù)器工作狀態(tài)集合Gp初始時(shí)G^為空。步驟3)、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j時(shí)刻等待著即將到來的功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R，
R ^ {Rnormal，RdowrJ 0步驟4)、當(dāng)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器收到一個(gè)功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R后，將作業(yè)號(hào)和進(jìn)程號(hào) 連接起來構(gòu)成一個(gè)進(jìn)程標(biāo)識(shí)I。步驟5)、如果R = Rnormal,則執(zhí)行步驟6)；否則，執(zhí)行步驟10)。步驟6)、Gj = Gj U {I}。步驟7)、如果對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j當(dāng)前處于低功耗狀態(tài)，則執(zhí)行步驟8)；否則執(zhí)行步 驟9)。步驟8)、將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j設(shè)定為正常功耗狀態(tài)，同時(shí)修改當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù) 器j的功耗狀態(tài)為正常功耗狀態(tài)，轉(zhuǎn)向步驟14)。步驟9)、忽略該請(qǐng)求R，轉(zhuǎn)向步驟14)。步驟10)、Gj = Gr {I}。步驟11)、判斷此時(shí)G^是否為空，如果是，則執(zhí)行步驟12)；否則執(zhí)行步驟13)。步驟12)、將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j設(shè)定為低功耗狀態(tài)，同時(shí)修改當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器 j的功耗狀態(tài)為低功耗狀態(tài)。轉(zhuǎn)向步驟14)。步驟13)、忽略該請(qǐng)求R。步驟14)、是否有新的檢查點(diǎn)服務(wù)即將到來，如果是，執(zhí)行步驟3)；否則，執(zhí)行步驟 15)。步驟15)、結(jié)束。
權(quán)利要求
一種并行存儲(chǔ)系統(tǒng)檢查點(diǎn)功耗優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟第一步、為對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器定義兩個(gè)功耗狀態(tài)正常功耗狀態(tài)和低功耗狀態(tài)；在執(zhí)行檢查點(diǎn)操作前，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為正常功耗狀態(tài)，檢查點(diǎn)操作執(zhí)行完成后，計(jì)算節(jié)點(diǎn)向?qū)ο蟠鎯?chǔ)服務(wù)器發(fā)送低功耗狀態(tài)設(shè)定指令，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)置為低功耗狀態(tài)；第二步、對(duì)于有N個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，為對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j構(gòu)造一個(gè)服務(wù)器工作狀態(tài)集合Gj，集合Gj中的每個(gè)元素是由作業(yè)號(hào)和進(jìn)程號(hào)拼接得到的進(jìn)程標(biāo)識(shí)I，代表對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j為之提供檢查點(diǎn)服務(wù)的進(jìn)程；初始時(shí)Gj為空；N為正整數(shù)，1≤j≤N；每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j進(jìn)入如下工作第三步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j等待即將到來的功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R，R∈{Rnormal，Rdown}，其中Rnormal表示將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為正常功耗狀態(tài)的請(qǐng)求，Rdown表示將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為低功耗狀態(tài)的請(qǐng)求；第四步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器收到一個(gè)功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R后，根據(jù)該請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的作業(yè)號(hào)、進(jìn)程號(hào)，將作業(yè)號(hào)和進(jìn)程號(hào)連接起來構(gòu)成一個(gè)進(jìn)程標(biāo)識(shí)I；第五步、如果R＝Rnormal，執(zhí)行第六步；否則，執(zhí)行第十步；第六步、此時(shí)到來的功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R要求將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為正常功耗狀態(tài)，表示對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j需要響應(yīng)I的服務(wù)請(qǐng)求，將I并入該對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的服務(wù)器工作狀態(tài)集合Gj，即Gj＝GjU{I}；第七步、查詢當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的功耗狀態(tài)，如果處于低功耗狀態(tài)，則執(zhí)行第八步；否則執(zhí)行第九步；第八步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j執(zhí)行請(qǐng)求R，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j設(shè)定為正常功耗狀態(tài)，同時(shí)修改當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的功耗狀態(tài)為正常功耗狀態(tài)，轉(zhuǎn)第十四步；第九步、忽略該請(qǐng)求R，轉(zhuǎn)第十四步；第十步、此時(shí)到來的功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求R要求將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)定為低功耗狀態(tài)，表示對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j完成了I的服務(wù)請(qǐng)求，將I從對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的服務(wù)工作狀態(tài)集合Gj中去掉，即Gj＝Gj-{I}；第十一步、判斷此時(shí)Gj是否為空，如果是，執(zhí)行第十二步；否則執(zhí)行第十三步；第十二步、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j執(zhí)行請(qǐng)求R，將對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j設(shè)定為低功耗狀態(tài)，同時(shí)修改當(dāng)前對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器j的功耗狀態(tài)為低功耗狀態(tài)，轉(zhuǎn)第十四步；第十三步、此時(shí)仍有其他進(jìn)程的檢查點(diǎn)作業(yè)需要服務(wù)，忽略該請(qǐng)求R；第十四步、是否有新的檢查點(diǎn)服務(wù)即將到來，如果是，執(zhí)行第三步；否則，執(zhí)行第十五步；第十五步、結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種并行存儲(chǔ)系統(tǒng)檢查點(diǎn)功耗優(yōu)化方法，要解決的技術(shù)問題是如何基于檢查點(diǎn)操作特性對(duì)并行存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)施功耗優(yōu)化。技術(shù)方案是為每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器構(gòu)造一個(gè)表示該對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的工作狀態(tài)的服務(wù)器工作狀態(tài)集合，該集合中的每個(gè)元素代表該對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器提供服務(wù)的進(jìn)程，集合中的元素越多，代表該對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器為越多的進(jìn)程提供檢查點(diǎn)服務(wù)；當(dāng)某個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器收到一個(gè)功耗狀態(tài)設(shè)定請(qǐng)求后，根據(jù)服務(wù)器工作狀態(tài)集合的狀態(tài)，判斷是否需要執(zhí)行該請(qǐng)求。采用本發(fā)明可以根據(jù)每個(gè)響應(yīng)檢查點(diǎn)操作的對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的忙閑狀態(tài)自適應(yīng)地設(shè)置不同的功耗狀態(tài)，降低空閑服務(wù)器功耗，消除對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器多個(gè)功耗狀態(tài)指令設(shè)定的沖突問題。
文檔編號(hào)G06F1/32GK101881996SQ20101022953
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者易會(huì)戰(zhàn), 杜云飛, 楊燦群, 王 鋒, 董勇, 趙克佳, 陳娟, 黃春 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)