“在计算机技术行业中，能量的最大消耗者之一是存储系统，而这其中，磁盘驱动器功耗最高。磁盘恰如一只小蜜蜂，一只没有问题，甚至十几只也没有问题，但当其数量达到上百只，甚至上千只时，你就会拥有一个蜂群。”——查克·拉比（Chuck Larabie），计算机技术评论（Computer Technology Review）。

存储系统的节能研究，是近十年来存储领域内的一个热点问题，并取得了一些重要的、具有代表性的研究成果。存储系统节能研究的指导思想是在满足系统性能需求和冗余数据保护的条件下，降低存储系统的能耗，其基本实现策略如下：

（1）选用低功耗存储设备，或选择存储设备的低功耗工作模式；

（2）尽可能缩短存储设备的工作时间。

对于大规模数据存储系统，虽然SSD具有高性能、低能耗等特点，但其过高的单位存储价格（$/GB），使其在海量数据存储中，难以彻底取代磁盘，目前乃至可以预见的将来，仍然会广泛采用磁盘阵列进行在线数据存储。

1. 利用存储设备的空闲时间，或负载变动情况节能

磁盘处于不同工作状态时，其能耗也不相同。因此，基本的节能算法是当磁盘空闲时间达到一定值后，就把磁盘转入低功耗的待机模式，而当请求到来后，再把磁盘转入读写模式，称为TPM（Traditional Power Management）算法。

Gurumurthi等论证了在企业级工作负载中，没有足够长的空闲时间可供TPM算法利用，因此提出了DRPM（Dynamic Rotations Per Minute）算法，即采用动态多转速磁盘，以平均响应时间和请求队列长度为指标，根据工作负载的变动情况，动态调整磁盘转速以实现节能。

Carrera等通过实验进一步指出，对于性能要求严格的企业级工作负载，采用多转速磁盘是唯一可行的节能方法，并提出LD（Load Directed）算法，即根据工作负载调整转速。当磁盘的工作负载小于低速吞吐量的80%时，转入低速模式，大于该值时，转入高速模式。

Zhu等提出一种名为Hibernator的节能存储系统，Hibernator基于动态多转速磁盘技术，其存储系统由多个具有不同转速的RAID组成，在存储系统最小能耗和满足性能需求的约束下，利用线性规划方法，优化配置了每个RAID中的磁盘数量以及磁盘转速，然后在各个不同转速的RAID之间动态迁移磁盘，以实现存储系统的最小能耗。(www.daowen.com)

Weddle等根据特定工作负载的周期波动特性，借鉴汽车换挡原理，提出了PARAID节能磁盘阵列，PARAID采用倾斜式条带划分方式，即在同一组磁盘中，构建多级包含不同磁盘数的RAID 5，然后根据工作负载的变动情况，动态调度不同级的RAID 5工作，以实现节能目的。

2. 为存储设备创造空闲时间

“热”数据集中（Popular Data Concentration，PDC）方法，根据存储系统中数据的访问频率进行数据迁移，将访问频率较高的文件迁移到部分磁盘上，而将闲置文件集中到另外一些磁盘上，因此闲置文件所在磁盘有足够长的待机时间以实现节能。文献［37］在块设备层实现了PDC节能方法，在多个RAID组成的存储系统中，把访问频率较高的数据块迁移到部分RAID上，而将“冷”数据块集中到另外的RAID上，因此冷数据块所在RAID可长时间待机节能。

RAID使用少量额外磁盘始终运行，作为Cache盘保存经常访问的热数据，以减少对后端阵列的访问。Write Off-Loading方法，在包含多个数据卷的存储系统中，把待机数据卷（数据卷中的磁盘待机）的写请求，暂时重定向到存储系统中某个合适的活动数据卷上，以延长待机数据卷的待机时间，降低磁盘启停的切换频率，并在适当的时机恢复重定向的写数据。

Pergamum方法针对归档存储系统，在每个节点添加一定量的非易失性随机存储器（Non-Volatile Random Access Memory，NVRAM）来存储数据签名、元数据以及其他一些较小规模的数据项，从而使延迟写、元数据请求以及磁盘间的数据验证等操作均可以在磁盘处于待机状态的情况下进行。

毛波提出了一种绿色磁盘阵列GRAID，为RAID 10增加了一个日志磁盘，周期性地更新镜像磁盘上的数据，而将两次更新之间的写入数据存放到日志磁盘上和主磁盘上，从而能够关闭所有的镜像磁盘来降低能耗。

Wang等提出了eRAID模型，利用RAID中的冗余特性来重定向I/O请求，eRAID通过停止旋转部分或整个冗余组的磁盘来降低能耗，同时将系统性能的降低控制在一个可接受的范围内。

针对视频监控等连续数据存储应用的特性，如顺序访问、以写操作为主、数据访问频率均匀分布等，文献［42，43］提出了节能磁盘阵列S-RAID，采用局部并行数据布局，通过提供合适的并行性实现存储节能。实验表明，S-RAID的节能效果显著，非常适于连续数据存储应用。