CN101273336B - 在掉电的情况下保存系统上下文 - Google Patents

Abstract

在此公开了用于在发生停电之后保存系统上下文的方法和系统的实施例。电力代理用于减小在意外停电期间由于部分写入的数据而导致数据损坏的可能性。电力代理能够确定在储电装置被耗尽之前剩余的时间量。基于该时间量，电力代理可以存储系统上下文信息。相应地，电力代理能够保存完整系统上下文、部分系统上下文，或对(I/O)缓冲器进行转储清除。一旦恢复供电，电力代理能够基于该保存的特性来恢复系统上下文。还描述并声明了其它实施例。

Description

在掉电的情况下保存系统上下文

背景技术

对于计算机用户来说，意外的停电和断电可能是灾难性的。频繁的电力中断可能导致设备损毁，例如硬盘损坏，这可能会导致计算机用户停机时间很长。很长的停机时间又可能导致失去收入和机会。此外，停电和断电可能导致与计算机相关的重要数据丢失。例如，意外停电可能会因为在停电前部分写入数据而导致数据损坏。对于电力在最好的情况下也是断断续续的新兴市场中的计算机用户而言，停电尤其是毁灭性的。电压过低(brown-outs)在印度和中国一直是个问题。一些商业环境通过跨网络采用不间断电源来应对停电事件。不过，这种选项对于很多计算机用户来说成本太高。

附图说明

图1为运行环境的方框图，该运行环境包括电力代理(power agent)，该电力代理基于储电装置(power store)中剩余的电量将系统上下文转存(spool)到非易失性存储装置。

图2为流程图，示出了根据一实施例使用电力代理来执行系统上下文保存操作。

图3A为操作系统任务管理器的屏幕快照，示出了计算设备的多个进程。

图3B为操作系统任务管理器的屏幕快照，示出了与图3A的计算设备相关联的性能方面的信息。

具体实施方式

电力代理可以与诸如服务器、台式机、手持设备和其它计算设备这样的平台相关联。电力代理用于减小在意外停电期间由于部分写入的数据而导致数据损坏的可能性。电力代理能够确定在储电装置被耗尽之前剩余的时间(或电)量。基于该时间量，电力代理可以存储系统上下文。在某些情况下，电力代理用于保存部分系统上下文，使得一旦恢复供电就可以对系统上下文进行部分恢复。电力代理用于基于储电装置中剩余的电量将系统上下文保存到诸如非易失性存储器这样的存储设备中。因此，在此公开了在发生停电时用于保存系统上下文的方法和系统的实施例。

在下述说明中，给出了很多具体细节以提供对使用电力代理的操作的实施例的透彻理解并对其进行描述。不过，本领域的技术人员将认识到，无需一个或多个具体细节就可以实现这些实施例，或者可以利用其它组件、系统等来实现这些实施例。在其它实例中，并未示出或并未详细描述公知的结构或操作，以免使所公开的实施例的各方面难以理解。

图1示出了包括电力代理104的运行环境100，在此所述的实施例中，电力代理104用于将系统上下文保存到非易失性存储装置中。诸如计算设备102这样的平台包括与电力代理104通信的总线103。如下文进一步所述的，电力代理104用于各种事务中，例如其中计算设备102失去了外部电源且需要将系统上下文保存到非易失性存储装置的事务。计算设备102是一种“平台”。通常，平台对应于一个实体，例如用于传输和处理信息的服务器、移动计算设备、个人计算机等。以下详述电力代理104的操作，如图2的流程所示。典型地，计算设备102包括随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置作为主存储器106，以用于存储要由处理器108执行的信息和指令。将会认识到，计算设备102可以包括多个处理器和其它设备。

计算设备102可以包括只读存储器(ROM)110和/或其它静态存储装置，以用于为处理器108存储静态信息和指令。可以将诸如磁盘、光盘及驱动器、闪速存储器或其它非易失性存储器、或其它存储器件这样的存储设备112耦合到计算设备102的总线103上，以用于存储信息和指令。电力代理104被配置为嵌入到存储设备112中的逻辑，例如一个闪速存储器部件。嵌入的逻辑可以是硬件、软件或二者的组合。如下文所述，电力代理104用于基于储电装置114包含的电量将系统上下文保存到诸如存储设备112这样的非易失性存储装置中。

如图1所示，根据一实施例，电力代理104与储电装置114、电力管理器116和电源118通信。根据该实施例，储电装置114被实现为电容性 设备，其用于基于存储容量和连接到诸如电源118这样的有效的电源或能量源的时间来存储电力或能量。或者，储电装置114被实现为快速放电电池，例如镍金属氢化物(“NiMH”)电池、锂离子电池、电容器组、不间断电源等。一旦电源118切断或因其它情况而中断(例如在停电期间)，储电装置114用于以依赖于其存储容量和负载的速率来释放所存储的能量。

如下文所述，储电装置114具有足够的容量来允许电力代理104在外部电源118中断或故障时将一些或全部系统上下文保存起来。可以理解的是，基于相关联的计算设备的组件和配置，将储电装置114实现为具有足够的容量。例如，与诸如台式机系统这样的较大系统相比，对于诸如手持设备这样的较小系统而言，储电装置114的容量一般较小。电源118是A/C电源或等效装置，例如墙上插座，其能够在计算设备102插入时向计算设备102供电。

可以经由总线103将许多输入/输出(I/O)设备120与计算设备102耦合。示例性(I/O)设备包括但不限于：显示设备、通信设备、音频设备、打印机、扫描仪和各种用于向平台输入和输出信息的操作设备。计算设备102可以与网络、系统或其它计算设备通信。

如上所述，电力代理104也与电力管理器116通信。电力管理器116是用于监测电源118的电力或电压传感器。电力管理器116还用于监测储电装置114以确定在某一时间上的可用电量。电力管理器116也可以被描述为电力管理微控制器，其用于分别监测电源118和储电装置114的电荷水平(charge level)。

如下文所述，如果电力管理器116检测到电源118的电荷水平下降，就把电力管理器116配置成通过在总线103上向处理器108提供中断信号来中断处理器108。根据一实施例，电力管理器116可以经由系统管理中断(SMI)在任何时候中断主处理器。可以在电力管理器116检测到电源118的电荷水平下降时使用SMI。SMI是一种用于处理器108的高优先级不可屏蔽中断。根据一实施例，电力管理器116用于过滤来自电源118的信号，这能够平滑间歇性的电力浪涌。电力管理器116进行过滤顾及到了更加一贯的用户体验，同时还有助于防止对系统的损害。

图2为示出了根据一实施例的系统上下文保存操作的流程图。在200 处，通过接通计算设备102来为诸如计算设备102这样的系统通电。此时，电源118正在向计算设备102供电。电源118也在向储电装置114供电。因此，储电装置114开始充电或存储电力。在202处，固件对计算设备102进行初始化，并启动诸如操作系统(OS)目标这样的目标应用程序。固件通常是指存储在ROM或可编程ROM(PROM)中的软件，并负责计算设备102在被首次接通时的行为。在初始化期间，从存储设备112加载包括代理104在内的固件逻辑以处理交互，例如由计算设备102的硬件检测到的各种错误或状况，如下文所述的那样。

如上所述，电力管理器116监测电源118的电荷水平。在204处，电力管理器116检测电源118的电荷水平是否发生下降。如果电力管理器116未检测到电源118的电荷水平下降，那么在206处，计算设备102继续其正常运行。如果电力管理器116检测到电源118的电荷水平下降，那么在208处，电力管理器116发出诸如SMI这样的中断，其向处理器108警告发生掉电(power loss)。此时，储电装置114开始释放其存储的电荷。

如上所述，电力代理104与电力管理器116和储电装置114通信。根据该实施例，计算系统102基于中断而将控制交给电力代理104。电力代理104还从电力管理器116接收与储电装置114中剩余的电荷水平相关的信息。在210处，基于计算设备102的配置，电力代理104确定储电装置114中是否还剩有足以进行完整系统上下文保存(例如高级配置和电源接口(ACPI)S4状态保存)的电荷(电力)。

基于储电装置114中剩余的电荷，电力代理104确定电荷完全耗尽之前剩余的时间(或电)量。剩余时间取决于储电装置114的容量和计算系统102的配置。剩余时间能与将系统上下文转存到存储器需要多久相关。或者，电力管理器116可被配置为计算剩余的时间(或电)量，并将该信息提供给电力代理104。如果储电装置114中剩余的电荷足以执行完整系统上下文保存，那么在212处，电力代理104将完整系统上下文转存到非易失性存储装置中。该完整上下文保存使得在向计算设备102恢复供电时能够完全恢复系统环境。如果储电装置114中剩余的电荷不足以执行完整系统上下文保存，那么在214处，电力代理104确定储电装置114中剩余的电荷是否足以执行部分系统上下文保存。

如果储电装置114中剩余的电荷足以执行部分系统上下文保存，那么在216处，电力代理104将部分系统上下文转存到非易失性存储装置。根据该实施例，转存部分系统上下文对应于保存针对由计算设备102的用户当前使用中的一个或多个应用程序的活动OS状态(未分页)和上下文。于是，在部分上下文转存期间，电力代理104基于储电装置114中剩余的电荷量(对应于转存时间)和/或优先的应用转存方案来保存一个或多个当前使用中的应用程序的活动未分页OS状态和上下文。对该实施例而言，在电力下降时正在使用的应用程序被优先处理。部分上下文保存使得在向计算设备102恢复供电时能够部分恢复系统环境。

如果储电装置114中剩余的电荷不足以执行部分系统上下文保存，那么在218处，电力代理104对输入/输出(I/O)缓冲器进行转储清除(flush)，确保没有部分写入的数据剩下。根据该实施例，在220处，如果在完成转存到存储装置102(在212或216处)的操作之前恢复向计算设备供电，则电力代理104就不继续进行相应的转存，且流程返回到206。否则，在222处，计算设备102安全地关机。

图3A为OS任务管理器300的屏幕快照，示出了运行于计算设备上的很多进程。如图3A所示，用户正在运行很多进程，当前正在使用电子邮件应用程序(“OUTLOOK.EXE”)302。电子邮件应用程序302正在使用22.476兆字节的存储器。

图3B为OS任务管理器300的屏幕快照，示出了与运行图3A中的进程的计算设备相关联的性能方面的信息。如图3B所示，活动未分页OS状态304正在使用32.152兆字节的存储器。根据该示例，如果掉电或断电，转存完整系统上下文将耗时大约150秒。反之，转存包括未分页OS状态和电子邮件应用程序上下文的部分系统上下文将耗时大约3.4秒(即，(32.1兆字节+22.5兆字节)/16兆字节/秒＝3.4秒)。

因此，对于该例而言，与用于完整系统上下文保存的150秒相比，储电装置114只需要提供3.4秒的电力来使电力代理104能够执行部分系统上下文保存。于是，为了执行部分系统上下文保存，储电装置114应当具有足够的容量，以便为电力代理104提供充足时间来转存未分页OS状态和电子邮件应用程序上下文。因此，进行部分系统上下文保存的时间大约比完整上下文系统保存小2个数量级。如果且当电源118中断或掉电时，这种时间差异可能是至关重要的。此外，储电装置114无需具有满足转存完整系统上下文所需时间的大小和相关成本，且可以在计算系统中实现为与部分上下文保存功能相协调。最后，如上所述，如果储电装置114没有足够的电荷，电力代理104至少能对I/O缓冲器进行转储清除。可以理解的是，储电装置114可以包括更多或更少的容量，该容量将运行计算设备的时间量取决于使用计算设备102时的配置和用户喜好。

在备选实施例中，可以将储电装置114和电力管理器116合并成独立的设备。这样就可以将合并后的储电装置114和电力管理器116耦合在计算设备102和电源118之间。或者，储电装置114和电力管理器116可以分开耦合在电源118和计算设备102之间。可以理解的是，可以根据期望的实现采用不同的配置。

还可以理解，如上所述，可以分离于OS而包括电力代理104(OS不可知)。或者，电力代理104嵌入OS，并用于如果掉电或断电则触发OS特定的驱动程序。在任何情况下，在此所述的实施例有助于减小在意外停电期间由于部分写入的数据而导致数据损坏的可能性。

在此所述的方法和系统的各方面可以被实现为编程到各种电路中的任一种中的功能，所述电路包括可编程逻辑器件(“PLD”)(例如现场可编程门阵列(“FPGA”)、可编程阵列逻辑(“PAL”)器件、电可编程逻辑和存储器件以及标准的基于单元的器件)、以及专用集成电路。各实施例还可以被实现为带有存储器(例如电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”))的微控制器、嵌入式微处理器、固件、软件等。此外，可以将各方面实现在具有基于软件的电路仿真的微处理器、离散逻辑(时序和组合)、定制设备、模糊(神经)逻辑、量子器件以及以上设备类型的任何混合中。当然，基础器件技术可以以各种部件类型来提供，例如，像互补金属氧化物半导体(“CMOS”)这样的金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)技术、像发射极耦合逻辑(“ECL”)这样的双极技术、聚合物技术(例如硅共轭聚合物和金属共轭聚合物-金属结构)、模拟数字混合等。

对于这里公开的各种功能，就其行为、寄存器传送、逻辑元件和/或其它特性而言，可以用硬件、固件、和/或实现在各种机器可读或计算机可读 介质中的数据和/或指令的任意多种组合加以描述。其中可以实施这种格式化的数据和/或指令的计算机可读介质包括但不限于：各种形式的非易失性存储介质(例如光学、磁性或半导体存储介质)，以及可用于通过无线、光学或有线信号传输介质或其任意组合来传输这种格式化的数据和/或指令的载波。通过载波传输这种格式化的数据和/或指令的示例包括但不限于：经由一个或多个数据传输协议(例如，超文本传输协议(“HTTP”)、文件传输协议(“FTP”)、简单邮件传输协议(“SMTP”)等)在因特网和/或其它计算机网络上进行传输(上传、下载、发送电子邮件等)。

除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，“包含”、“包括”等词语应被解释为包容性的，而不是排他或穷举性的；也就是说，其意义为“包括，但不限于”。使用单数或复数的词汇也分别包括复数或单数个对象。此外，词语“在此”、“下面”、“以上”、“以下”和类似意思的词语指的是作为整体的本申请，而不是指本申请的任何特定部分。当援引包括两个或更多项目的一个列表时用到“或”一词时，该词覆盖对其的所有以下解释：列表中的任一项目；列表中的全部项目；以及列表中项目的任意组合。

所示实施例的以上说明并非意在穷举或受限于公开内容。尽管为了说明的目的而在此描述了特定的实施例和示例，但是如本领域的技术人员将认识到的，各种等价的变型都是可能的。在此提供的启示可应用于其它系统和方法，而不仅仅是上述系统和方法。可以组合上述各实施例的要素和行为以提供其它实施例。根据以上详细说明，可以对方法和系统做出这些和其它改变。

通常，在后面的权利要求中，所用的术语不应被解释为限于说明书和权利要求中公开的具体实施例，而应被解释为包括在权利要求的范围内工作的所有系统和方法。因此，所述方法和系统不受公开内容的限制，而是要完全由权利要求来确定该范围。尽管以下以某些权利要求形式给出了某些方面，但发明人构思了以任意数量的权利要求形式表示的很多方面。例如，尽管仅把一个方面描述为实现在机器可读介质中，但是其它方面也同样可实现在机器可读介质中。因此，发明人保留在提交该申请之后补充另外的权利要求的权利，以便同样为其它方面寻求这种另外的权利要求形式。

Claims (10)

1.一种用于保存系统上下文的方法，包括：

接收基于计算设备中的电力故障的中断；

确定计算设备掉电之前剩余的时间量是否足以将完整系统上下文保存至非易失性存储器，所述完整系统上下文包括当接收到所述中断时正在使用的应用程序的上下文，所述非易失性存储器包括磁盘、光盘及驱动器、或者闪速存储器；

确定计算设备掉电之前剩余的所述时间量是否足以将部分系统上下文保存至所述非易失性存储器，所述部分系统上下文包括正在使用的至少一个应用程序的上下文，其中，确定剩余的所述时间量包括监测系统储电装置；

如果所述时间量足以保存所述完整系统上下文，则将所述完整系统上下文保存至所述非易失性存储器；以及

如果所述时间量不足以保存所述完整系统上下文但足以保存所述部分系统上下文，则将所述部分系统上下文保存至所述非易失性存储器。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：如果所述时间量不足以保存所述部分系统上下文，则对输入/输出(I/O)缓冲器进行转储清除。

3.如权利要求1所述的方法，其中，使用代理以至少部分地基于所述储电装置中剩余的电荷量来确定计算设备掉电之前剩余的所述时间量。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：如果保存了所述完整系统上下文，则在掉电之后当恢复供电时完整地恢复所述系统上下文。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：如果保存了所述部分系统上下文，则在掉电之后当恢复供电时部分地恢复所述系统上下文。

6.一种用于保存系统上下文的装置，包括：

用于接收基于计算设备中的电力故障的中断的模块；

用于确定计算设备掉电之前剩余的时间量是否足以将完整系统上下文保存至非易失性存储器的模块，所述完整系统上下文包括当接收到所述中断时正在使用的应用程序的上下文，所述非易失性存储器包括磁盘、光盘及驱动器、或者闪速存储器；

用于确定计算设备掉电之前剩余的所述时间量是否足以将部分系统上下文保存至所述非易失性存储器的模块，所述部分系统上下文包括正在使用的至少一个应用程序的上下文，其中，确定剩余的所述时间量包括监测系统储电装置；

用于如果所述时间量足以保存所述完整系统上下文，则将所述完整系统上下文保存至所述非易失性存储器的模块；以及

用于如果所述时间量不足以保存所述完整系统上下文但足以保存所述部分系统上下文，则将所述部分系统上下文保存至所述非易失性存储器的模块。

7.如权利要求6所述的装置，还包括：用于如果所述时间量不足以保存所述部分系统上下文，则对输入/输出(I/O)缓冲器进行转储清除的模块。

8.如权利要求6所述的装置，其中，使用代理以至少部分地基于所述储电装置中剩余的电荷量来确定计算设备掉电之前剩余的所述时间量。

9.如权利要求6所述的装置，还包括：用于如果保存了所述完整系统上下文，则在掉电之后当恢复供电时完整地恢复所述系统上下文的模块。

10.如权利要求6所述的装置，还包括：用于如果保存了所述部分系统上下文，则在掉电之后当恢复供电时部分地恢复所述系统上下文的模块。

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