CN101499028A - 一种基于非易失性存储器的数据保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于非易失性存储器的数据保护方法和装置，所述方法包括：监测非易失性存储器的数据写入指令；如果监测到数据写入指令，则将数据写入非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。所述装置包括：指令监测单元，用于监测非易失性存储器的数据写入指令；连续数据保护单元，用于如果监测到数据写入指令，则将数据写入非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。本发明对于每一次写入非易失性存储器的新数据都能够实现备份，大大提升了非易失性存储器进行数据保护的安全性能。

Description

一种基于非易失性存储器的数据保护方法和装置

技术领域

本发明涉及非易失性存储器的数据保护领域，尤其涉及一种基于非易失性存储器的数据保护方法和装置。

背景技术

非易失性存储器，例如硬盘，尤其是目前比较流行的固态硬盘(Solid StateDisk或Solid State Drive，SSD)，也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制器和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的。由于硬盘抗震性极佳、芯片的工作温度范围很宽(-40～85摄氏度)，目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：对于非易失性存储器的数据保护，目前主要存在三种：(1)一键还原技术：不少笔记本电脑支持一键还原技术，但是这种技术的缺陷主要在于只能恢复到系统最初始的状态，用户的应用软件和数据等都无法恢复。(2)软件备份恢复技术：很多备份恢复软件提供对非易失性存储器数据的还原功能，但只能恢复到备份的时间点，仍然有很多数据会丢失，而且恢复的数据量大，耗费时间。(3)快照技术：快照基本上就是将时间上某点的非易失性存储器系统捕获，但是快照是以事件来对待，也许每天一次或者每天两次，或者每小时一次。所以当一个错误发生时，快照和错误发生时中间的数据就会丢失了。综上，目前的非易失性存储器的数据备份方案存在数据丢失的问题，对于备份时间点之后的新写入数据不能实现保护。

发明内容

本发明实施例提供一种基于非易失性存储器的数据保护方法和装置，以增强非易失性存储器的数据安全性。

一方面，本发明实施例提供了一种基于非易失性存储器的数据保护方法，所述方法包括：监测非易失性存储器的数据写入指令；如果监测到数据写入指令，则将数据写入非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于非易失性存储器的数据保护装置，所述装置包括：指令监测单元，用于监测非易失性存储器的数据写入指令；连续数据保护单元，用于如果监测到数据写入指令，则将数据写入非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。

上述技术方案通过监测非易失性存储器的数据写入指令，如果监测到所述数据写入指令，则将所述数据写入所述非易失性存储器，并将所述的数据在所述非易失性存储器进行备份，大大提升了非易失性存储器进行数据保护的安全性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例一的基于非易失性存储器的数据保护方法流程图；

图2是本发明实施例一的基于非易失性存储器的数据保护装置方框结构示意图；

图3是本发明实施例二的基于非易失性存储器的数据保护方法流程图；

图4是本发明实施例二的基于非易失性存储器的数据保护装置方框结构示意图；

图5是本发明实施例三的基于非易失性存储器的数据保护方法流程图；

图6是本发明实施例三的基于非易失性存储器的数据保护装置方框结构示意图；

图7是本发明实施例四的备份数据流程示意图；

图8是本发明实施例四的数据恢复流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例一：

本发明实施例在非易失性存储器上应用连续数据保护(CDP)技术，通过在非易失性存储器本地进行数据备份，增加数据安全性。其中，连续数据保护(CDP)是一种数据的连续时间点的保护技术，其根本作用是能在故障发生后完成故障发生以前任何时间点的故障恢复，达到业务的快速连续的作用。

如图1所示，是本发明实施例一的基于非易失性存储器的数据保护方法流程图，所述方法包括：

步骤101，监测非易失性存储器的数据写入指令。

步骤102，如果监测数据写入指令，则将数据写入所述非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。

优选的，所述备份包括在将数据写入非易失性存储器的同时将数据在非易失性存储器进行备份。同时进行数据写入和数据备份，可以提高数据的写入速度，以提升该非易失性存储器的性能。

如图2所示，是本发明实施例一的基于非易失性存储器的数据保护装置方框结构示意图，所述装置20包括：指令监测单元201，用于监测非易失性存储器的数据写入指令；连续数据保护单元202，用于如果监测到数据写入指令，则将数据写入所述非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。

优选的，连续数据保护单元202可以包括：截获模块2021，用于通过非易失性存储器的控制器截获I/O控制写操作；备份子模块2022，用于在将数据写入预置受保护分区的同时将数据在预置备份区进行备份。

本发明上述实施例因为采用对写入数据通过CDP技术在非易失性存储器本地进行备份的技术手段，所以对于每一次写入非易失性存储器的新数据都能够实现备份，大大提升了非易失性存储器进行数据保护的安全性能。

实施例二：

如图3所示，是本发明实施例二的基于非易失性存储器的数据保护方法流程图，所述方法包括：

步骤301，监测非易失性存储器的数据写入指令。

步骤302，如果监测到数据写入指令，则将数据写入非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。

优选的，可以在将数据写入受保护分区的同时将数据在非易失性存储器进行备份，并记录数据写入时间点。同时进行数据写入和数据备份，可以提高数据的写入速度，以提升该非易失性存储器的性能。

步骤303，监测非易失性存储器受保护分区的数据恢复指令。

步骤304，如果监测到数据恢复指令，则利用备份的数据对受保护分区进行数据恢复。

优选的，可以利用数据写入时间点查找数据恢复时间点前备份的数据对受保护分区进行数据恢复。

如图4所示，是本发明实施例二的基于非易失性存储器的数据保护装置方框结构示意图，所述装置40包括：指令监测单元401，用于监测非易失性存储器的数据写入指令；连续数据保护单元402，用于如果监测到数据写入指令，则将数据写入非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。

所述装置40还包括数据恢复单元403；指令监测单元401，还用于监测非易失性存储器受保护分区的数据恢复指令；数据恢复单元403，用于如果监测到数据恢复指令，则利用备份的数据对受保护分区进行数据恢复。

优选的，连续数据保护单元402可以包括：截获模块4021，用于通过非易失性存储器的控制器截获I/O控制写操作；备份子模块4022，用于在将数据写入预置受保护分区的同时将数据在预置备份区进行备份。连续数据保护单元402还可以包括时间记录模块4023，用于在数据写入时，记录该数据的写入时间点。

优选的，数据恢复单元403可以包括：查找模块4031、数据恢复子模块4032：所述查找模块4031，用于利用数据写入时间点查找数据恢复时间点前非易失性存储器备份的所述数据；所述数据恢复子模块4032，用于根据所述查找结果对所述非易失性存储器进行数据恢复。

本发明上述实施例因为采用对写入数据通过CDP技术在非易失性存储器本地进行备份的技术手段，所以对于每一次写入非易失性存储器的新数据都能够实现备份，大大提升了非易失性存储器进行数据保护的安全性能。还提供了对备份数据进行恢复的功能。

实施例三：

本发明实施例预先将非易失性存储器的磁盘阵列至少划分为受保护分区、备份区和存放连续数据保护的运行程序分区。该受保护分区在本实施例中称为预置受保护分区，备份区称为预置备份区。

所述非易失性存储器可以采用独立冗余磁盘阵列1(RAID 1)架构，且对预置受保护分区和预置备份区可以按照逻辑块地址(LBA)来区分。

如图5所示，是本发明实施例三的基于非易失性存储器的数据保护方法流程图，所述方法包括：

步骤501，监测非易失性存储器的预置受保护分区的数据写入指令。

步骤502，如果监测到数据写入指令，则将数据写入预置受保护分区，并将数据在预置备份区进行备份。

其中，所述备份是指在将数据写入预置受保护分区的同时将数据在预置备份区进行备份。优选的，在备份后还记录写入时间点。同时进行数据写入和数据备份，可以提高数据的写入速度，以提升该非易失性存储器的性能。

步骤503，监测预置受保护分区的数据恢复指令。

步骤504，如果监测到数据恢复指令，则利用预置备份区备份的数据对预置受保护分区进行数据恢复。

优选的，可以利用数据写入时间点查找数据恢复时间点前预置备份区备份的数据对预置受保护分区进行数据恢复。

如图6所示，是本发明实施例三的基于非易失性存储器的数据保护装置方框结构示意图，所述装置60包括：指令监测单元601，用于监测非易失性存储器受保护分区的数据写入指令；连续数据保护单元602，用于如果监测到数据写入指令，则将数据写入非易失性存储器，并将数据在非易失性存储器进行备份。所述装置60还包括数据恢复单元603：指令监测单元601，还用于监测预置受保护分区的数据恢复指令；数据恢复单元603，用于如果监测到数据恢复指令，则利用预置备份区备份的数据对预置受保护分区进行数据恢复。

所述装置60还包括非易失性存储器划分单元604，用于在监测非易失性存储器受保护分区的数据写入指令之前，还将非易失性存储器的磁盘阵列至少划分为预置受保护分区、预置备份区和存放连续数据保护的运行程序分区。

优选的，连续数据保护单元602可以包括：截获模块6021，用于通过非易失性存储器的控制器截获I/O控制写操作；备份子模块6022，用于在将数据写入预置受保护分区的同时将数据在预置备份区进行备份。连续数据保护单元602还可以包括时间记录模块6023，用于在数据写入时，记录该数据的写入时间点。优选的，数据恢复单元603可以包括：查找模块6031、数据恢复子模块6032：所述查找模块6031，用于利用所述数据写入时间点查找数据恢复时间点前所述预置备份区备份的所述数据；所述数据恢复子模块6032，用于根据所述查找结果对所述预置受保护分区进行数据恢复。受监测的非易失性存储器可以采用独立冗余磁盘阵列1架构，且对预置受保护分区和预置备份区按照逻辑块地址来区分。

本发明上述实施例因为采用对写入数据通过CDP技术在非易失性存储器本地进行备份的技术手段，所以对于每一次写入非易失性存储器的新数据都能够实现备份，大大提升了非易失性存储器进行数据保护的安全性能，而且还提供了对备份数据进行恢复的功能。本发明实施例还应用RAID1架构对非易失性存储器空间进行划分，分别存放用户数据、备份数据与时间点、CDP程序。

实施例四：

本发明实施例提供一种基于硬盘实现的数据块的连续数据保护方案，并且能够恢复到此前任意时间点，为用户提供具有无限颗粒度恢复点。

如图7所示，是本发明实施例四的备份数据流程示意图。在开启连续保护功能时，可以由用户选择要保护的分区，并预留出一定大小(需要根据用户的数据量来预留)的空间作为备份仓库，或者产品出厂时可以由厂家预置，用户根据系统默认，本发明并不以此为限。

本发明实施例采用的是软硬件结合的CDP技术，其中硬盘中提供一部分存储空间)为一块Flash A，用于存放CDP硬件实现程序；剩余Flash中Flash1—Flash N存储阵列用于存放用户数据；第Flash N+1—Flash 2N存储阵列用于存放受保护数据和时间戳，可以通过CDP软件，为用户提供可选择设置保护分区功能和记录数据写入时间点等信息。

备份过程：CDP硬件实现程序时刻监测被保护的分区的变化，监测硬盘受保护分区的数据写入指令。一旦分区块内发生任何变动，CDP程序都会在为这个分区上做出相应记录，等到CDP硬件实现程序将此次变动记录完成后，分区记录才被抹掉。主机下发命令后，由高级技术附加装置(AdvancedTechnology Attachment，ATA)接口协议解析命令，如为写命令发中断告诉控制器，控制器可以截获I/O控制写操作，将写数据内容同时写入Flash 1—FlashN和Flash N+1—Flash 2N阵列中，其中Flash N+1—Flash 2N存储阵列为备份仓库，用于保存写数据和时间戳，软件功能由Flash A中CDP硬件实现程序完成。将修改数据备份到Flash N+1—Flash 2N中整个过程对系统的资源占用率较小。备份数据流程见图7所示，采用N个Flash块存储保护数据，针对数据一致性和可恢复性要求很高的应用系统。

如图8所示，是本发明实施例四的数据恢复流程示意图。恢复过程：在恢复时，由用户在管理软件端选择要恢复的时间节点和数据分区信息后，下发ATA命令到SSD控制器通知CDP硬件实现程序运行，将CDP仓库中的数据恢复到Flash 1—Flash N中。

相对传统快照那种被动、静态、粗颗粒度的复制过程而言，本发明实施例所呈现的是主动、动态和颗粒度大大提升的复制过程。通过记录磁盘中的数据变化，存储管理员可以将存储阵列(或者其它受CDP保护的存储系统)恢复到前面的一个正常点，从前几秒到前几天都可以。为用户提供可靠性的SSD(固态硬盘)存储解决方案，具有非常大的实用价值。数据恢复时，采用应用层软件下发恢复时间点T，底层查找恢复时间点T前的数据写入时间点，利用早于该恢复时间点前的所有数据写入时间点备份的数据来达到完全精确时间恢复。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括上述全部或部分步骤，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种基于非易失性存储器的数据保护方法，其特征在于，所述方法包括：

监测非易失性存储器的数据写入指令；

如果监测到所述数据写入指令，则将所述数据写入所述非易失性存储器，并将所述的数据在所述非易失性存储器进行备份。

2、如权利要求1所述方法，其特征在于，

所述非易失性存储器包括预置受保护分区、预置备份区和用于存放所述连续数据保护的运行程序分区。

3、如权利要求2所述方法，其特征在于，

所述监测非易失性存储器的数据写入指令包括：通过所述非易失性存储器的控制器截获I/O控制写操作检测数据写入指令；所述将所述的数据在所述非易失性存储器进行备份包括：在将所述数据写入所述预置受保护分区的同时将所述数据在所述预置备份区进行备份。

4、如权利要求2所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

监测所述预置受保护分区的数据恢复指令；

如果监测到所述数据恢复指令，则利用所述预置备份区备份的所述数据对所述预置受保护分区进行数据恢复。

5、如权利要求4所述方法，其特征在于：

所述方法还包括：当数据写入所述非易失性存储器时，记录该数据写入时间点；

所述利用所述预置备份区备份的所述数据对所述预置受保护分区进行数据恢复包括：利用所述数据写入时间点查找数据恢复时间点前所述预置备份区备份的所述数据对所述预置受保护分区进行数据恢复。

6、如权利要求1～5中任一所述方法，其特征在于，所述受监测的非易失性存储器采用独立冗余磁盘阵列1架构，且对所述预置受保护分区和预置备份区按照逻辑块地址来区分。

7、一种基于非易失性存储器的数据保护装置，其特征在于，所述装置包括：

指令监测单元，用于监测非易失性存储器的数据写入指令；

连续数据保护单元，用于如果监测到所述数据写入指令，则将所述数据写入所述非易失性存储器，并将所述的数据在所述非易失性存储器进行备份。

8、如权利要求7所述装置，其特征在于，

所述非易失性存储器包括预置受保护分区、预置备份区和存放所述连续数据保护的运行程序分区。

9、如权利要求8所述装置，其特征在于，所述连续数据保护单元包括：

截获模块，用于通过所述非易失性存储器的控制器截获I/O控制写操作；

备份子模块，用于在将所述数据写入所述预置受保护分区的同时将所述数据在所述预置备份区进行备份。

10、如权利要求8所述装置，其特征在于，所述装置还包括数据恢复单元：

所述指令监测单元，还用于监测所述预置受保护分区的数据恢复指令；

所述数据恢复单元，用于如果监测到所述数据恢复指令，则利用所述预置备份区备份的所述数据对所述预置受保护分区进行数据恢复。

11、如权利要求10所述装置，其特征在于：

所述连续数据保护单元还包括：时间记录模块，用于在数据写入所述非易失性存储器时，记录该数据写入时间点；

所述数据恢复单元包括：

查找模块，用于利用所述数据写入时间点查找数据恢复时间点前所述预置备份区备份的所述数据；

数据恢复子模块：用于根据所述查找结果对所述预置受保护分区进行数据恢复。

12、如权利要求7～11中任一所述装置，其特征在于，所述受监测的非易失性存储器采用独立冗余磁盘阵列1架构，且对所述预置受保护分区和预置备份区按照逻辑块地址来区分。

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