CN101446926B - 一种高速缓冲存储器掉电数据保存方法、设备和系统 - Google Patents

一种高速缓冲存储器掉电数据保存方法、设备和系统 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开了一种Cache掉电数据保存方法、设备和系统，该方法包括以下步骤：当存储系统掉电时，接收中央处理单元CPU发送的配置信息；根据所述配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系；向Cache发送携带所述映射关系的信令，使所述Cache根据所述信令将所存储的数据向对应的存储设备迁移。本发明实施例在存储系统掉电时，通过根据由配置信息建立的映射关系，将Cache中的数据迁移备份到其它存储设备，实现将Cache中的数据以备份的方式写入存储设备达到备份数据的目的，保护Cache内保存的数据，从而保证数据不会丢失。

Description

一种高速缓冲存储器掉电数据保存方法、设备和系统 
技术领域
本发明实施例涉及存储领域，尤其涉及一种Cache掉电数据保存方法、设备和系统。 
背景技术
存储系统使用Cache(高速缓冲存储器)加速主机请求的响应速度。当接收到主机下发的写请求时，存储系统将主机数据写入Cache后就返回主机请求完成，随后存储系统会选择适当的时间再将Cache里的数据写入磁盘。Cache加快了主机请求的响应，但是也带来了存储系统掉电时Cache中数据丢失的问题，所以在有Cache的存储系统里，有掉电数据保护功能。 
现有技术中，当存储系统掉电后，通过备用电池对Cache供电，实现对Cache的不断刷新，以确保Cache中的数据不会丢失。如图1所示，当系统掉电以后，存储系统切掉了所有的业务，通过备用电池给Cache供电。 
在实施本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺点： 
在长时间的掉电情况下，由于电池的容量有限，不能保持存储系统的Cache的持续动态刷新，从而丢失Cache中保存的数据。 
发明内容
本发明的实施例提供一种Cache掉电数据保存方法、设备和系统，以实现在存储设备掉电时，对Cache内的数据进行备份，保护Cache内保存的数据。 
本发明的实施例提供一种Cache掉电数据保存方法，包括以下步骤： 
当存储系统掉电时，辅助逻辑器接收中央处理单元CPU发送的配置信息，所述辅助逻辑器配置完成后，CPU掉电，不参与后期的数据迁移操作； 
所述辅助逻辑器根据所述配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系； 
所述辅助逻辑器向Cache发送携带所述映射关系的信令，使Cache根据所述信令将数据向对应的存储设备迁移。 
本发明的实施例提供一种辅助逻辑器，包括： 
接收单元，用于当存储系统掉电时，接收中央处理单元CPU发送的配置信息，配置完成后，CPU掉电，不参与后期的数据迁移操作； 
映射单元，用于根据所述接收单元接收的配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系； 
传输单元，用于向Cache发送携带所述映射单元建立的映射关系的信令，使Cache根据所述信令将数据向对应的存储设备迁移。 
本发明的实施例提供一种存储系统，包括辅助逻辑器、CPU、Cache以及存储设备； 
所述CPU，用于向所述辅助逻辑器发送配置信息；配置完成后，CPU掉电，不参与后期的数据迁移操作； 
所述辅助逻辑器，用于接收所述CPU发送的配置信息，并根据所述配置信息向所述Cache发送携带有所述Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系的信令； 
所述Cache，用于存储数据，并在存储系统掉电时，接收所述辅助逻辑器发送的信令，根据所述信令将存储的数据向对应的存储设备迁移； 
所述存储设备，用于在存储系统掉电时，存储从所述Cache迁移来的数据。 
与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点： 
本发明实施例在存储系统掉电时，通过根据由配置信息建立的映射关系，将Cache中的数据迁移到其它存储设备，实现将Cache中的数据以备份的方式写入存储设备达到备份数据的目的，保护Cache内保存的数据，从而保证数据不会丢失。 
附图说明
图1是现有技术中备用电池对Cache的供电示意图； 
图2是本发明的实施例中提供的方法的流程示意图； 
图3是本发明的另一实施例中提供的方法的流程示意图； 
图4是本发明的另一实施例中提供的方法的流程示意图； 
图5是本发明的实施例中提供的存储系统的结构示意图； 
图6是本发明的实施例中提供的辅助逻辑器的结构示意图； 
图7是本发明的另一实施例中提供的辅助逻辑器的结构示意图。 
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 
本发明实施例提供一种Cache掉电数据保存方法，如图2所示，包括以下步骤： 
步骤s201，当存储系统掉电时，接收中央处理单元CPU发送的配置信息； 
步骤s202，根据上述配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系； 
步骤s203，向Cache发送携带有上述映射关系的信令，使Cache根据该信令将所存储的数据向对应的存储设备迁移。 
通过采用本发明实施例提供的方法，在存储系统掉电时，通过根据由配置信息建立的映射关系，将Cache中的数据迁移备份到其它存储设备，实现将Cache中的数据以备份的方式写入存储设备达到备份数据的目的，保护Cache内保存的数据，从而保证存储系统掉电但数据不会丢失。 
本发明实施例提供一种Cache掉电数据保存方法，当存储系统掉电时，将Cache中的数据通过相关的辅助逻辑器以备份的方式写入存储设备以达到备份数据的功能，该存储设备在系统掉电时依然具有数据存储功能，可以称为掉电不失效设备。该辅助逻辑器可以为ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)系统逻辑、DMA (Direct Memory Access，直接内存存取)控制器(一般集成于桥片中)等。 
具体的，本发明实施例提供的Cache掉电数据保存方法如图3所示，包括以下步骤： 
步骤s301，当存储系统掉电时，备用电池向Cache和掉电不失效设备供电。 
步骤s302，根据预先的设置，备用电池向辅助逻辑器供电。 
辅助逻辑器的工作一般需要其他外设都同时工作正常的情况下才能进行相应的配置，如DMA(Direct Memory Access，直接内存访问)的装载，地址的映射等。 
步骤s303，当存储系统掉电时，CPU向辅助逻辑器发送配置信息，完成对辅助逻辑器的相关配置工作。 
CPU在系统掉电以后的短时间内，或者是在备用电池开始向系统供电的前期，CPU通过电容上面存储的电量或者是备用电池为其提供的电量，向辅助逻辑器发送配置信息，该配置信息包括数据传送的源地址、目标地址、传送数据的大小、传送数据的方向中等。此后CPU掉电，不参与后续的数据保存工作。 
步骤s304，辅助逻辑器根据步骤s303中的配置信息建立Cache中数据的地址和掉电不失效设备中地址的映射关系。 
步骤s305，辅助逻辑器向Cache发送携带上述映射关系的信令，通知Cache进行数据迁移。 
步骤s306，Cache接收携带上述映射关系的信令，将存储的数据迁移到掉电不失效设备中。 
在此过程中，数据是从Cache块完整的迁移到掉电不失效设备中去的，可以将需要备份的Cache分成有限的几个块进行备份。 
本发明实施例提供的方法中，辅助逻辑器可以单独存在或集成于其它设备中，比如集成于北桥或南桥中。 
通过采用本发明实施例提供的方法，在存储系统掉电时，根据由配置信息建立的映射关系，将Cache中的数据迁移备份到其它存储设备，实现将Cache中的数据以备份的方式写入存储设备达到备份数据的目的，保护Cache内保 存的数据，从而保证数据不会丢失。 
下面结合一具体应用场景对本发明实施例进行进一步介绍，其中，辅助逻辑器以桥片中集成的DMA控制器为例。 
本发明实施例提供一种Cache掉电数据保存方法，如图4所示，包括以下步骤： 
步骤s401，当存储系统掉电时，CPU对DMA控制器进行配置。 
CPU在系统掉电以后的短时间内，或者是在电池开始向系统供电的前期，CPU通过电容上面存储的电量或者是备用电池为其提供的电量，完成对相应辅助逻辑器的相关配置工作，即对DMA控制器的配置工作。该配置包括：传送数据的源地址和目的地址配置、传送数据的大小配置、传送数据的方向配置等，同时，向DMA控制器发送数据传送命令。 
步骤s402，备用电池向DMA控制器供电。 
CPU对DMA控制器的配置完成后，掉电，不参与后续数据保存工作。备用电池向DMA控制器、Cache以及掉电不失效设备供电。 
步骤s403，DMA控制器建立Cache中数据的地址和掉电不失效设备有效的地址映射。 
DMA控制器根据CPU在系统掉电后配置的命令，建立映射的具体过程：按照CPU给出的传送数据的源地址和目的地址确认相应的地址空间，按照步骤s401中CPU配置给DMA控制器的传送数据的大小在掉电不失效设备中开辟一个和Cache中传送数据大小相同的存储区域，完成地址映射的建立。 
步骤s404，DMA控制器向Cache发送携带上述映射关系的信令，通知Cache进行数据迁移。 
步骤s405，Cache接收携带上述映射关系的信令，将数据向对应的存储设备迁移。 
该信令中携带上述映射关系以及要求Cache迁移数据的大小，Cache根据该映射关系将数据迁移到掉电不失效设备。在DMA控制器的参与下，完成数据从Cache到掉电不失效设备的迁移的具体过程为：根据DMA控制器发送的信 令，Cache将数据向DMA控制器在存储设备中开辟的存储区域进行迁移，每一次迁移源地址或目的地址寄存器自动累加直到累加至配置的传送数据大小为止，迁移完成。 
通过采用本发明实施例提供的方法，在存储系统掉电时，根据由配置信息建立的映射关系，将Cache中的数据迁移备份到其它存储设备，实现将Cache中的数据以备份的方式写入存储设备达到备份数据的目的，保护Cache内保存的数据，从而保证数据不会丢失。 
本发明实施例提供一种存储系统，如图5所示，包括辅助逻辑器51、CPU52、Cache53以及存储设备54； 
其中，辅助逻辑器51，用于接收CPU52发送的配置信息，并根据该配置信息向Cache53发送携带有Cache53中数据的地址和存储设备中地址的映射关系的信令，使Cache53将数据向存储设备54迁移。辅助逻辑器51可以为ASIC系统逻辑、DMA控制器等，可以单独存在，也可以集成于其它设备中。当存储系统掉电后，辅助逻辑器51接收CPU52进行的配置，该配置中包括了数据迁移的源地址和目的地址以及迁移数据的大小等信息。辅助逻辑器51根据该配置确认Cache53作为源地址的地址空间以及存储设备54中目的地址的地址空间，并根据配置中迁移数据的大小在存储设备54中开辟一个和Cache53中迁移数据大小相同的存储区域，建立数据迁移的源地址与目的地址的映射；然后向Cache53发送信令，通知Cache53进行数据迁移。 
CPU52，用于向辅助逻辑器51发送配置信息，完成对辅助逻辑器51的配置。CPU52在存储系统掉电时，对辅助逻辑器51进行配置，配置完成后，CPU52掉电，不参与后期的数据迁移等操作，减少系统的耗电量。 
Cache53，用于存储数据，并在存储系统掉电时，接收辅助逻辑器51发送的信令，将所存储的数据向存储设备54迁移。在一种实现下，Cache53接收辅助逻辑器51发送的信令，将数据向辅助逻辑器51在存储设备54中开辟的存储区域进行迁移，每一次迁移源地址或目的地址寄存器自动累加直到累加至配置的传送数据大小为止，迁移完成。
存储设备54，用于在存储系统掉电时，存储从Cache53迁移来的数据。该设备在掉电情况下，依然可以有效保存数据。 
本发明另一实施例中，该系统还包括备用电池55，用于在存储系统掉电时，向辅助逻辑器51、CPU52、Cache53以及存储设备54中的一种或多种供电。该备用电池55可以集成于存储系统内，也可以为存储系统外的设备。 
通过采用本发明实施例提供的系统，在存储系统掉电时，根据由配置信息建立的映射关系，将Cache中的数据迁移备份到其它存储设备，实现将Cache中的数据以备份的方式写入存储设备达到备份数据的目的，保护Cache内保存的数据，从而保证数据不会丢失。 
本发明实施例提供一种辅助逻辑器，该辅助逻辑器可以为ASIC系统逻辑、DMA控制器等，可以单独存在，也可以集成于其它设备中。当存储系统掉电后，辅助逻辑器接收CPU进行的配置，根据该配置建立Cache中数据地址和存储设备中地址的映射关系，并向Cache发送信令，通知Cache进行数据迁移。具体的，如图6所示，包括： 
接收单元61，用于当存储系统掉电时，接收CPU发送的配置信息； 
在一种实现下，该配置信息包括传送数据的源地址和目的地址配置、传送数据的大小配置、传送数据的方向配置等。 
映射单元62，用于根据接收单元61接收的配置信息建立Cache中数据地址和存储设备中地址的映射关系； 
在一种实现下，映射单元62确认配置信息中数据的源地址和目的地址，并在存储设备中开辟与传送数据的大小相同的地址空间，建立Cache中数据地址和存储设备中地址的映射关系。 
传输单元63，用于向Cache发送携带映射单元62建立的映射关系的信令，使Cache根据该信令将数据向对应的存储设备迁移。 
在一种实现下，传输单元63向Cache发送信令，通知Cache进行数据迁移，该信令中包括了要求Cache进行数据迁移的数据大小以及进行数据迁移需要的映射关系，使Cache将数据向对应的存储设备迁移。
本发明的另一实施例中，如图7所示，映射单元62包括： 
确认子单元621，用于根据接收单元61接收的配置信息确认数据传送的源地址以及数据传送的目标地址； 
建立子单元622，用于根据确认子单元621确认的结果，建立Cache和存储设备中地址的映射关系。 
通过采用本发明实施例提供的设备，在存储系统掉电时，根据由配置信息建立的映射关系，将Cache中的数据迁移备份到其它存储设备，实现将Cache中的数据以备份的方式写入存储设备达到备份数据的目的，保护Cache内保存的数据，从而保证数据不会丢失。 
进一步的，系统掉电备份时数据从Cache迁移到存储设备的过程中CPU免参与；并且在备份过程中，有效降低了整机设备的功率。 
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。 
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 (8)

1.一种高速缓冲存储器Cache掉电数据保存方法，其特征在于，包括：
当存储系统掉电时，辅助逻辑器接收中央处理单元CPU发送的配置信息，所述辅助逻辑器配置完成后，CPU掉电，不参与后期的数据迁移操作；
所述辅助逻辑器根据所述配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系；
所述辅助逻辑器向Cache发送携带所述映射关系的信令，使所述Cache根据所述信令将所存储的数据向对应的存储设备迁移。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助逻辑器接收CPU发送的配置信息具体包括辅助逻辑器接收CPU发送的所配置的数据传送的源地址、目标地址、传送数据的大小、传送数据的方向中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述辅助逻辑器根据配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系包括：
辅助逻辑器根据所述配置信息确定所述数据传送的源地址以及数据传送的目标地址；
辅助逻辑器根据所述数据传送的源地址以及数据传送的目标地址的确认结果建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系。
4.一种辅助逻辑器，其特征在于，包括：
接收单元，用于当存储系统掉电时，接收中央处理单元CPU发送的配置信息，配置完成后，CPU掉电，不参与后期的数据迁移操作；
映射单元，用于根据所述接收单元接收的配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系；
传输单元，用于向Cache发送携带所述映射单元建立的映射关系的信令，使Cache根据所述信令将数据向对应的存储设备迁移。
5.如权利要求4所述的辅助逻辑器，其特征在于，所述映射单元包括：
确认子单元，用于根据所述配置信息确认数据传送的源地址以及数据传送的目标地址；
建立子单元，用于根据所述确认子单充对数据传送的源地址以及数据传送的目标地址的确认结果建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系。
6.一种存储系统，其特征在于，包括辅助逻辑器、中央处理单元CPU、Cache以及存储设备；
所述CPU，用于向所述辅助逻辑器发送配置信息；配置完成后，CPU掉电，不参与后期的数据迁移操作；
所述辅助逻辑器，用于接收所述CPU发送的配置信息，并根据所述配置信息向所述Cache发送携带有所述Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系的信令；
所述Cache，用于存储数据，并在存储系统掉电时，接收所述辅助逻辑器发送的信令，根据所述信令将存储的数据向对应的存储设备迁移；
所述存储设备，用于在存储系统掉电时，存储从所述Cache迁移来的数据。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
备用电池，用于在存储系统掉电时，向所述辅助逻辑器、CPU、Cache以及存储设备中的一种或多种供电。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述辅助逻辑器包括：
接收单元，用于当存储系统掉电时，接收CPU发送的配置信息；
映射单元，用于根据所述接收单元接收的配置信息建立Cache中数据的地址和存储设备中地址的映射关系；
传输单元，用于向Cache发送携带有所述映射关系的信令，使Cache根据所述信令将所存储的数据向对应的存储设备迁移。
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