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公開番号2024149375
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2024002314
出願日2024-01-11
発明の名称マルチアクチュエータハードディスクドライブにおけるピーク電力消費の低減
出願人ウェスタンデジタルテクノロジーズインコーポレーテッド
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類G11B 20/10 20060101AFI20241010BHJP(情報記憶)
要約【課題】マルチアクチュエータハードディスクドライブにおけるピーク電力消費を低減するためのアプローチを提供する。
【解決手段】マルチアクチュエータハードディスクドライブに対応する複数のLUN間のバックグラウンドアクティビティプロセスのコンテキストにおける排他的動作アプローチは、バックグラウンド動作が異なるLUNにわたって同時に実行されることが許可されないようにバックグラウンド動作を制御することにより、関連する電力ピークを回避し、複数のLUN間でバックグラウンドアクティビティの進行を整列させ、各LUNに対する1つ以上のバックグラウンドアクティビティ、例えばバックグラウンドメディアスキャン(BMS)の進行を管理することで、マルチアクチュエータドライブの電力消費を低減する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ホストアドレス可能なメモリの第１の論理ユニットに関連付けられ、対応する第１のセットのディスクメディア表面上で動作するように構成される第１のアクチュエータアセンブリと、
ホストアドレス可能なメモリの第２の論理ユニットに関連付けられ、対応する第２のセットのディスクメディア表面上で動作するように構成される第２のアクチュエータアセンブリと、
前記第１のアクチュエータアセンブリ及び前記第２のアクチュエータアセンブリと通信可能に結合された電子コントローラであって、
前記メモリの第１の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する繰り返しバックグラウンドプロセスを開始するための第１の要求を受信し、
前記第１の要求に応答して、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可し、
前記メモリの第２の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記繰り返しバックグラウンドプロセスを開始するための第２の要求を受信し、
前記第２の要求に応答して、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していると判定することに応えて、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可するか、または前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していないと判定することに応えて、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可しないように構成される電子コントローラと、を備える、データ記憶装置。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記コントローラは、
前記メモリの第１の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了しているという通知を受信するようにさらに構成される、請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記第２の要求に応答する前に、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスのステータスを判定するようにさらに構成される、請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項４】
前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可することは、前記メモリの第１の論理ユニットの第１の部分のみでの前記バックグラウンドプロセスの開始を許可することを含み、
前記コントローラは、
前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可することに続いて、前記メモリの第１の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第１の論理ユニットの第２の部分に対応する前記バックグラウンドプロセスを再開するための後続の要求を受信し、
前記後続の要求に応答して、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していると判定することに応えて、前記メモリの第１の論理ユニットの前記第２の部分に対応する前記バックグラウンドプロセスの再開を許可するか、または前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していないと判定することに応えて、前記メモリの第１の論理ユニットの前記第２の部分に対応する前記バックグラウンドプロセスの再開を許可しないようにさらに構成される、請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項５】
前記メモリの第１の論理ユニットの前記第１の部分及び前記第２の部分の各々は、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する物理メモリのそれぞれの固定ブロックである、請求項４に記載のデータ記憶装置。
【請求項６】
前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記繰り返しバックグラウンドプロセスは、前記第１のセットのディスクメディア表面のバックグラウンドメディアスキャンであり、
前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記繰り返しバックグラウンドプロセスは、前記第２のセットのディスクメディア表面のバックグラウンドメディアスキャンである、請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項７】
マルチアクチュエータハードディスクドライブ用のコントローラ回路であって、１つ以上のプロセッサによって実行されると、
前記マルチアクチュエータハードディスクドライブのメモリの第１の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する繰り返しバックグラウンドプロセスを開始するための第１の要求を受信し、
前記第１の要求に応答して、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可し、
前記マルチアクチュエータハードディスクドライブのメモリの第２の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記繰り返しバックグラウンドプロセスを開始するための第２の要求を受信し、
前記第２の要求に応答して、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していると判定することに応えて、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可するか、または前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していないと判定することに応えて、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可しないパフォーマンスを引き起こす１つ以上の命令シーケンスを記憶またはアクセスする、コントローラ回路。
【請求項８】
前記１つ以上の命令シーケンスは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、
前記メモリの第１の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了しているという通知を受信する、さらなるパフォーマンスを引き起こす、請求項７に記載のコントローラ回路。
【請求項９】
前記１つ以上の命令シーケンスは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、
前記第２の要求に応答する前に、前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスのステータスを判定する、さらなるパフォーマンスを引き起こす、請求項７に記載のコントローラ回路。
【請求項１０】
前記メモリの第１の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可することは、前記メモリの第１の論理ユニットの第１の部分のみでの前記バックグラウンドプロセスの開始を許可することを含み、前記１つ以上の命令シーケンスは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、
前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスの開始を許可することに続いて、前記メモリの第１の論理ユニットに関連付けて、前記メモリの第１の論理ユニットの第２の部分に対応する前記バックグラウンドプロセスを再開するための後続の要求を受信し、
前記後続の要求に応答して、前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していると判定することに応えて、前記メモリの第１の論理ユニットの前記第２の部分に対応する前記バックグラウンドプロセスの再開を許可するか、または前記メモリの第２の論理ユニットに対応する前記バックグラウンドプロセスが完了していないと判定することに応えて、前記メモリの第１の論理ユニットの前記第２の部分に対応する前記バックグラウンドプロセスの再開を許可しない、さらなるパフォーマンスを引き起こす、請求項７に記載のコントローラ回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、ハードディスクドライブなどのデータ記憶装置に関し、特に、マルチアクチュエータハードディスクドライブにおけるピーク電力消費を低減するためのアプローチに関することができる。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、保護筐体に収容され、磁気面を有する１つ以上の円形ディスクにデジタル符号化されたデータを記憶する不揮発性記憶装置である。ＨＤＤが動作している間、各磁気記録ディスクはスピンドルシステムによって急速に回転される。データは、アクチュエータによってディスクの特定の位置に配置された読み取り／書き込み変換器（または読み取り／書き込み「ヘッド」）を使用することで、磁気記録ディスクから読み取られ、磁気記録ディスクに書き込まれる。読み取り／書き込みヘッドは、磁場を利用して、磁気記録ディスクの表面にデータを書き込み、磁気記録ディスクの表面からデータを読み取る。書き込みヘッドは、そのコイルを流れる電流によって磁場を生成することで作動する。電気パルスは、正の電流と負の電流の異なるパターンで、書き込みヘッドに送信される。書き込みヘッドのコイルにおける電流は、ヘッドと磁気ディスクとの間のギャップにわたって局所的な磁場を生成し、当該磁場が次に記録メディア上の小さな領域を磁化する。
【０００３】
面密度（ディスク表面の所与の領域に記憶され得る情報ビット数の尺度）を高めることは、ハードディスクドライブ技術の進化の継続的な目標の１つである。近年、ＨＤＤの面密度の増加は、過去数年間の傾向に追いついていない。これにより、メカニックの負担は、規定のフォームファクタ内でディスク数を増やすことによって容量の増加を促進することにシフトしてきた。一つの形態では、この目標は、エンタープライズ、クラウドコンピューティング／ストレージ、及びデータセンター環境のコンテキストにおいて特に魅力的な大容量ＨＤＤのタイプで顕現される。しかしながら、大容量ＨＤＤの性能は、必ずしも容量の増加に対応してスケールアップされているわけではない。複数のクラスタ化されたノードを有するデータセンターなどのクラスタ環境では、大容量ＨＤＤは、レイテンシが高いため、記憶されたデータへのアクセスが遅くなり、それにより、大容量ＨＤＤの魅力が制限される。これらのＨＤＤが、主にハイパースケール環境におけるデータセンター内のニアラインストレージに使用されるため、これらの大容量ドライブの性能は、レイテンシを最小限に抑えるために、ＩＯＰｓ（１秒当たりの入出力動作）密度要件（いくつかの例では、同様にＩＯＰｓ／ＴＢと呼ばれる）も満たす必要がある。
【０００４】
大容量ＨＤＤの性能を向上させるための１つのアプローチは、独立して動作する複数のアクチュエータが、独立して同時にディスクスタックの複数の記録ディスクから読み取る、及び／または、ディスクスタックの複数の記録ディスクに書き込むために、単一の共有ピボットシャフトに組み立てられる、マルチアクチュエータシステムの実装である。ホストシステムがこのフィーチャを容易に使用できるために、典型的には、マルチＬＵＮ技術を採用して、複数のＬＵＮ（論理ユニット、または論理ユニット番号）を１つのＨＤＤ内で定義し、各ＬＵＮについてコマンドを発行し、そのうち、各ＬＵＮは、典型的には、それぞれのアクチュエータによってサービスされる物理メモリに論理的にマッピングされる。しかし、マルチアクチュエータＨＤＤが直面する課題の１つは、電力消費の増加である。例えば、ディスクスピンドルモータなどの共通部品として機能し得るものを除いて、マルチアクチュエータＨＤＤの電力消費は、メディアアクセス動作中のＬＵＮの数でほぼ乗算される。また、このスペースの顧客は通常、電力消費に非常に敏感である。
【０００５】
本セクションで記載され得る任意のアプローチは、追求できるアプローチであるが、必ずしも以前に考案または追求されたアプローチであるとは限らない。したがって、別段の指示がない限り、このセクションに記載されたアプローチのいずれかが、単に本セクションに含まれるという理由だけで先行技術として認められると想定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態は、限定的ではなく、例として添付図面の図に示されており、図中、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【０００７】
一実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を示す平面図である。
【０００８】
一実施形態に係る例示的なマルチアクチュエータアセンブリを示す分解斜視図である。
【０００９】
一実施形態に係るデュアルアクチュエータハードディスクドライブを示すブロック図である。
【００１０】
一実施形態に係るデュアルＬＵＮＨＤＤにおけるバックグラウンド電力消費を示す図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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