CN101183801B - 一种掉电保护方法、系统和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种掉电保护方法，包括以下步骤：检测到异常掉电时，备用供电设备向内存、内存控制器以及非易失性存储介质供电；将所述内存和所述内存控制器中的数据写入非易失性存储介质。本发明还提供一种掉电保护系统和装置，解决了备用电池时间规格的限制，在不增加电池容量的情况下更长时间的保护内存数据，同时扩展了保护范围，增加对内存控制器的缓存数据和寄存器数据的保护。另外，还具有记录掉电事件日志、在数据存储时进行加密和/或压缩等功能，更有效保护数据和配置信息。

Description

一种掉电保护方法、系统和装置 
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种掉电保护方法、设备和装置。 
背景技术
掉电保护是现在高可靠高可用系统中大量采用的一项技术，其在系统因供电系统异常引起掉电时，对内存中的数据保护一定时间的作用，从而有效提高系统的可用性，避免了由于掉电引起的数据丢失。 
目前的实现方法是在系统掉电时，让内存进入自刷新模式，内存在自刷新模式下由电池供电，由于内存在自刷新模式下的功耗比较小，因此该电池要实现72小时的保护所需的电能也较小，不需要使用UPS(UninterruptiblePower Supply，不间断电源)等较大的备用电源。 
现有技术中所使用的掉电保护系统的示意图如图1所示，在系统掉电时，让内存进入自刷新模式，内存在自刷新模式下由电池供电。具体的： 
在系统的主电源正常工作时，BBU(Backup Battery Unit，电池备用单元)不对内存供电。在为内存和内存控制器供电的主电源掉电后，通过相关的掉电检测电路，内存进入自刷新模式，并由BBU供电。该BBU为内存持续供电的时间取决于电池容量、以及内存在自刷新模式下的耗电量，一般的供电时间为72小时，即提供的数据保护时间为72小时。 
上述现有技术至少存在以下问题： 
对于大容量的内存，由于其具有自刷新模式因此消耗电能较大，导致BBU中存储的电能消耗很快，为满足72小时的保护时间，需要不断扩充BBU容量。另外，该方法只能保护内存中的数据，对于内存控制器中的缓存内的数据或配置寄存器的信息无法进行有效保护。 
发明内容
本发明的实施例提供一种掉电保护方法、系统和装置，以在不增加电池容量的情况下更长时间的保护内存数据，同时增加对内存控制器的缓存和寄存器的保护。 
为达到上述目的，本发明的实施例提供一种掉电保护方法，包括： 
检测到异常掉电时，备用供电设备向内存、内存控制器以及非易失性存储介质供电； 
将所述内存和所述内存控制器中的数据写入所述非易失性存储介质，并在所述非易失性存储介质中记录掉电事件； 
所述内存和内存控制器中的数据写入非易失性存储介质完成后，关闭所述备用供电设备。 
其中，所述检测到异常掉电前，还包括：检测所述备用供电设备的状态是否正常，正常时则启用掉电保护，使所述备用供电设备进入等待应急供电状态。 
其中，所述将内存和所述内存控制器中的数据写入非易失性存储介质具体为： 
将所述内存和所述内存控制器中的数据进行压缩、和/或加密后，写入非易失性存储介质。 
其中，所述将内存和/或内存控制器中的数据写入非易失性存储介质后，还包括： 
所述内存和/或内存控制器中的数据写入非易失性存储介质完成后，关闭所述备用供电设备。 
其中，所述将内存和/或内存控制器中的数据写入非易失性存储介质后，还包括： 
恢复上电后，进行所述内存和内存控制器中数据的恢复。 
其中，所述内存控制器中的数据包括：内存控制器中的缓存数据，和/或内存控制器内的寄存器数据。 
本发明还提供一种掉电保护系统，包括： 
备用供电设备，用于当系统异常掉电时，向内存、内存控制器和非易失 性存储介质供电； 
非易失性存储介质，用于当系统异常掉电时，存储所述内存和所述内存控制器中的数据； 
控制单元，用于当系统异常掉电时，对所述备用供电设备和非易失性存储介质进行控制，所述控制单元具体包括： 
备用供电设备控制子单元，用于当系统异常掉电时，控制所述备用供电设备向内存、内存控制器和非易失性存储介质供电； 
数据备份子单元，用于当系统异常掉电时，将所述内存和所述内存控制器中的数据写入非易失性存储介质； 
掉电事件记录子单元，用于当系统异常掉电时，在所述非易失性存储介质中记录所述掉电事件； 
备用供电设备关闭子单元，用于当系统异常掉电时，当所述内存和所述内存控制器中的数据写入所述非易失性存储介质完成后，关闭所述备用供电设备。 
其中，所述控制单元还包括以下子单元中的一种或多种： 
备用供电设备检测子单元，用于检测所述备用供电设备的状态是否正常，正常时则启用掉电保护，使所述备用供电设备进入等待应急供电状态； 
压缩子单元，用于当系统异常掉电时，将所述内存和所述内存控制器中的数据进行压缩后，写入所述非易失性存储介质； 
加密子单元，用于当系统异常掉电时，将所述内存和所述内存控制器中的数据进行加密后，写入所述非易失性存储介质； 
数据恢复子单元，用于系统恢复上电后，根据所述非易失性存储介质中存储的数据进行所述内存和内存控制器中数据的恢复。 
其中，所述控制单元为单独的功能实体，或位于所述内存控制器上。 
本发明还提供一种在系统异常掉电时保护数据的装置，包括： 
控制单元，用于在系统掉电时将第一存储介质中的数据复制到第二存储介质中；生成掉电事件记录并写入到所述第二存储介质；其中所述第二存储介质相对于第一存储介质是非易失性的；所述数据复制完成后，关闭所述备 用电源； 
备用电源，用以在掉电时对所述控制单元、第一存储介质以及第二存储介质进行供电。 
其中，所述控制单元，进一步用于生成功掉电事件记录并写入到所述第二存储介质。 
其中，所述系统还包括用于存储数据第三存储介质，所述第二存储介质的功耗小于该第三存储介质，且所述第二存储介质的存储容量小于所述第三存储介质存储容量。 
其中，所述第三存储介质是硬盘。 
其中，所述第一存储介质包括内存和/或内存控制器，所述第一存储介质中的数据包括内存内的数据，控制单元内的缓存数据，控制单元内寄存器数据的一种或者多种。 
与现有技术相比，本发明具有以下优点： 
提供一种掉电保护方法、系统和装置，解决了备用电池时间规格的限制，在不增加电池容量的情况下更长时间的保护内存数据，同时扩展了保护范围，增加对内存控制器的缓存数据和寄存器数据的保护。另外，还具有记录掉电事件日志、在数据存储时进行加密和/或压缩等功能，更有效保护数据和配置信息。 
附图说明
图1是现有技术中掉电保护系统的示意图； 
图2是本发明中掉电保护系统的示意图； 
图3是本发明掉电保护方法的流程图。 
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的实施方式作进一步说明。 
本发明的主要思想在于：在系统掉电时，利用备用电池给内存、内存控制器以及非易失性存储介质供电，同时将内存数据和内存控制器中需要保护的数据存放到一个非易失性的低功耗的存储介质中，以不受备用电池容量的限制，更长时间的保护内存数据。内存控制器是计算机系统内部控制内存并且使内存与CPU之间实现交换数据的重要组成部分，因此其中的数据在掉电时也需要进行保护。具体的，内存控制器中的数据包括：缓存相关数据和寄存器数据。 
本发明提供一种掉电保护系统，包括备用供电设备、内存、内存控制器、非易失性存储介质以及控制单元，这里以备用供电设备为BBU单元、控制单元位于内存控制器为例，该掉电保护系统如图2所示，包括： 
BBU单元10，用于在当系统异常掉电时，向内存20、内存控制器30和非易失性存储介质40供电。 
非易失性存储介质40，用于当系统异常掉电时，存储内存20和内存控制器30中的数据。 
控制单元31，位于内存控制器30，用于当系统异常掉电时，对BBU单元10和非易失性存储介质40进行控制。该控制单元11具体包括： 
备用供电设备控制子单元，用于当系统异常掉电时，控制BBU单元10向内存20、内存控制器30和非易失性存储介质40供电； 
数据备份子单元，用于当系统异常掉电时，将内存20和内存控制器30中的数据写入非易失性存储介质40。 
除上述功能外，控制单元31还包括以下子单元中的一种或多种，以实现不同的需要： 
备用供电设备检测子单元，用于检测BBU单元10的状态是否正常，正常时则启用掉电保护，使BBU单元10进入等待应急供电状态； 
掉电事件记录子单元，用于当系统异常掉电时，在非易失性存储介质40中记录掉电事件； 
压缩子单元，用于当系统异常掉电时，将内存20和内存控制器30中的数据进行压缩后，写入非易失性存储介质40； 
加密子单元，用于当系统异常掉电时，将内存20和内存控制器中30的数据进行加密后，写入非易失性存储介质40； 
备用供电设备关闭子单元，用于当系统异常掉电时，当内存29和内存控制器30中的数据写入非易失性存储介质40完成后，关闭BBU单元10； 
数据恢复子单元，用于系统恢复上电后，根据非易失性存储介质40中存储的数据进行内存20和内存控制器30中数据的恢复。 
以上以控制单元位于内存控制器为例，说明本发明中一种掉电保护系统的结构。在具体使用时，该控制单元也可以为单独的实体、或位于系统中的其他实体上。另外，也可以内存、非易失性存储介质、BBU等做成一个单独模块，这些变化都属于本发明利用易失性存储介质进行掉电保护的思想，属于本发明的保护范围，在此不逐一进行描述。 
本发明还提供一种在系统异常掉电时保护数据的装置，包括： 
控制单元，用于在系统掉电时将第一存储介质中的数据复制到第二存储介质中；其中所述第二存储介质相对于第一存储介质是非易失性的；该控制单元，进一步还用于生成功掉电事件记录并写入到所述第二存储介质。 
备用电源，用以在掉电时对所述控制单元、第一存储介质以及第二存储介质进行供电。 
该系统还包括用于存储数据第三存储介质，所述第二存储介质的功耗小于该第三存储介质，且所述第二存储介质的存储容量小于所述第三存储介质存储容量。 
其中，第一存储介质可以是内存和/或内存控制器，第一存储介质中的数据包括内存内的数据，控制单元内的缓存相关数据，控制单元内寄存器数据的一种或者多种。第二存储介质可以是USB存储器、SD(Secure Digital，数据安全)卡等，第三存储介质可以是硬盘。其中，一般USB存储器、SD卡的容量和功耗等显著低于目前使用的大容量硬盘。 
本发明还提供一种掉电保护方法。正常情况下，内存、内存控制器和非易失性存储介质都由系统主电源供电，但是，当出现掉电状态时，内存、内存控制器、非易失性存储介质就会由备用供电设备来供电，具体实现方法如图3所示，包括以下步骤： 
步骤s301、检测备用供电设备的相关状态是否正常，以决定是否打开内存保护功能，若需要进行内存保护，则通知备用供电设备打开相关的供电开关，进入等待应急供电状态。 
步骤s302、当主电源掉电时，备用供电设备开始向内存控制器、内存单元、非易失性存储介质供电。 
步骤s303、将内存和内存控制器中的数据拷贝到非易失性存储介质中。 
根据不同的需要，还可以对上述流程进行以下扩展中的一种或多种： 
(1)完成拷贝工作并记录掉电相关日志，之后还可以控制备用供电设备关闭电源，以保护备用供电设备不会过放电。 
(2)当系统恢复上电后，根据低功耗存储介质中存储的数据进行内存和内存控制器的数据恢复。 
(3)低功耗非易失性存储介质的容量可以比内存单元的容量大，也可以比它小，在比内存容量小时，采用一定的压缩算法，可以降低非易失性存储介质的功耗，也提高了写入的速度。 
(4)在将内存和内存控制器的数据写入低功耗存储介质中时，还可以使用加密算法，对保存的数据和日志等信息起到更好的保护作用。 
通过本发明所提供的上述方法和系统，解决了备用电池时间规格的限制，在不增加电池容量的情况下更长时间的保护内存数据，同时扩展了保护范围，增加对内存控制器的缓存数据和寄存器数据的保护。另外，还具有记录掉电事件日志、在数据存储时进行加密和/或压缩等功能，更有效保护数据和配置信息。 
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。 

Claims (12)

1.一种掉电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测到异常掉电时，备用供电设备向内存、内存控制器以及非易失性存储介质供电；
将所述内存和所述内存控制器中的数据写入所述非易失性存储介质，并在所述非易失性存储介质中记录掉电事件；
所述内存和内存控制器中的数据写入非易失性存储介质完成后，关闭所述备用供电设备。
2.如权利要求1所述掉电保护方法，其特征在于，所述检测到异常掉电前，还包括：检测所述备用供电设备的状态是否正常，正常时则启用掉电保护，使所述备用供电设备进入等待应急供电状态。
3.如权利要求1所述掉电保护方法，其特征在于，所述将内存和所述内存控制器中的数据写入非易失性存储介质具体为：
将所述内存和所述内存控制器中的数据进行压缩、和/或加密后，写入非易失性存储介质。
4.如权利要求1所述掉电保护方法，其特征在于，所述将内存和内存控制器中的数据写入非易失性存储介质后，还包括：
恢复上电后，进行所述内存和内存控制器中数据的恢复。
5.如权利要求1至4中任一项所述掉电保护方法，其特征在于，所述内存控制器中的数据包括：内存控制器中的缓存数据，和/或内存控制器内的寄存器数据。
6.一种掉电保护系统，其特征在于，包括：
备用供电设备，用于当系统异常掉电时，向内存、内存控制器和非易失性存储介质供电；
非易失性存储介质，用于当系统异常掉电时，存储所述内存和所述内存控制器中的数据；
控制单元，用于当系统异常掉电时，对所述备用供电设备和非易失性存储介质进行控制，所述控制单元具体包括：
备用供电设备控制子单元，用于当系统异常掉电时，控制所述备用供电设备向内存、内存控制器和非易失性存储介质供电；
数据备份子单元，用于当系统异常掉电时，将所述内存和所述内存控制器中的数据写入非易失性存储介质；
掉电事件记录子单元，用于当系统异常掉电时，在所述非易失性存储介质中记录掉电事件；
备用供电设备关闭子单元，用于当系统异常掉电时，当所述内存和所述内存控制器中的数据写入所述非易失性存储介质完成后，关闭所述备用供电设备。
7.如权利要求6所述掉电保护系统，其特征在于，所述控制单元还包括以下子单元中的一种或多种：
备用供电设备检测子单元，用于检测所述备用供电设备的状态是否正常，正常时则启用掉电保护，使所述备用供电设备进入等待应急供电状态；
压缩子单元，用于当系统异常掉电时，将所述内存和所述内存控制器中的数据进行压缩后，写入所述非易失性存储介质；
加密子单元，用于当系统异常掉电时，将所述内存和所述内存控制器中的数据进行加密后，写入所述非易失性存储介质；
数据恢复子单元，用于系统恢复上电后，根据所述非易失性存储介质中存储的数据进行所述内存和内存控制器中数据的恢复。
8.如权利要求6或7所述掉电保护系统，其特征在于，所述控制单元为单独的功能实体，或位于所述内存控制器上。
9.一种在系统异常掉电时保护数据的装置，其特征在于，包括：
控制单元，用于在系统掉电时将第一存储介质中的数据复制到第二存储介质中；生成掉电事件记录并写入到所述第二存储介质；其中所述第二存储介质相对于第一存储介质是非易失性的；所述数据复制完成后，关闭所述备用电源；
备用电源，用以在掉电时对所述控制单元、第一存储介质以及第二存储介质进行供电。
10.如权利要求9所述在系统异常掉电时保护数据的装置，其特征在于，所述系统还包括用于存储数据第三存储介质，所述第二存储介质的功耗小于该第三存储介质，且所述第二存储介质的存储容量小于所述第三存储介质存储容量。
11.如权利要求10所述在系统异常掉电时保护数据的装置，其特征在于，所述第三存储介质是硬盘。
12.如权利要求9所述在系统异常掉电时保护数据的装置，其特征在于，所述第一存储介质包括内存和/或内存控制器，所述第一存储介质中的数据包括内存内的数据，控制单元内的缓存数据，控制单元内寄存器数据的一种或者多种。
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