CN101847110A - 数据存储系统及其备份方法 - Google Patents

Abstract

一种数据存储系统及其备份方法。数据存储系统包括存储装置及存储控制器。存储控制器耦接至存储装置，存储控制器用以分割存储装置为主数据区块与备份数据区块，并设定数据存储系统操作于实时备份模式与非实时备份模式之一。其中，在非实时备份模式下，当数据存储系统处于闲置时，存储控制器将主数据区块内的数据备份至备份数据区块。

Description

数据存储系统及其备份方法

技术领域

本发明是有关于一种数据存储系统及其数据备份方法，且特别是有关于一种能进行非实时备份(non-real time backup)的数据存储系统及其数据备份方法。

背景技术

在信息爆炸的现代化社会，重要数据或信息能否被妥善保存正受到重视。具有备份功能以确保数据得以完整保留的数据存储系统则受到消费者的青睐。

然而，通常具备份功能的传统数据存储系统需要至少两个独立存储装置(比如硬盘)，其中一个存储装置用以存储原始数据，而另一个存储装置用以存储备份数据。故而，具备份功能的传统数据存储系统的成本通常较高。此外，具有备份功能的传统数据存储系统虽可对数据备份，但其备份方式是将所有原始数据都备份(不论其是否属于重要数据)，使得存储装置的使用率变低。又，传统数据存储系统是采用实时备份模式进行备份(亦即同时存储原始数据以及备份数据)，如此影响了传统数据存储系统的传输效能。

因此，如何有效的降低成本、不影响其效能、提高使用率及普适性实为目前迫切需要研发之一方向。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种数据存储系统及其备份方法，其只需要一个独立存储装置即可达成备份功能，故可有效降低成本。

本发明提出一种数据存储系统及其备份方法，其中，使用者可弹性地设定用以存储备份数据的数据备份区块的大小，以提升使用率。

本发明提出一种数据存储系统及其备份方法，其中，使用者更可依据数据的重要性而决定是否要备份数据，以提高使用率。

本发明提出一种数据存储系统及其备份方法，其中，透过非实时备份，可避免降低数据存储效能。

根据本发明的一方面，提出一种数据存储系统，包括存储装置及存储控制器。存储控制器耦接至存储装置，存储控制器用以分割存储装置为主数据区块与备份数据区块，并设定数据存储系统操作于实时备份模式与非实时备份模式之一。其中，在非实时备份模式下，当数据存储系统处于闲置时，存储控制器将主数据区块内的数据备份至备份数据区块。

根据本发明的另一方面，提出一种备份方法，适用于数据存储系统。备份方法包括下列步骤。分割数据存储系统的存储装置为主数据区块与备份数据区块。设定数据存储系统操作于实时备份模式与非实时备份模式之一。在数据存储系统操作于非实时备份模式下，当数据存储系统处于闲置时，将主数据区块内之数据备份至备份数据区块。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示是本发明实施例的数据存储系统的方块图。

图2绘示是数据存储系统的存储装置的分割示意图。

图3A及3B绘示是本发明实施例的数据备份流程图。

图4绘示是图1的步骤S106的详细流程图。

图5绘示是图1的读取服务请求(步骤S142)的详细流程图。

主要组件符号说明

10：存储装置

12：主数据区块

13、14：主数据子区块

16：备份数据区块

50：计算机

100：数据存储系统

S102～S142、S202～S216、S302～S324：步骤

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本发明实施例的数据存储系统的方块图。数据存储系统100包括存储装置10及存储控制器30。计算机50连接至数据存储系统100；且计算机50送出原始数据与服务请求给数据存储系统100。在存储控制器30的控制下，由计算机50所送出的原始数据会存储于存储装置10之中。存储装置10比如硬盘等。

图2绘示图1的数据存储系统100的存储装置10的分割示意图。在存储控制器30的控制下，存储装置10可被分割成主数据区块12及备份数据区块16。其中，存储控制器30依据使用者以N∶1比例分割主数据区块12及备份数据区块16的大小。更甚者，在存储控制器30的控制下，主数据区块12可被分割成：主数据子区块13及主数据子区块14。其中，存储控制器30依据备份数据区块16之大小与起始地址决定主数据子区块13及主数据子区块14的大小与起始地址，且备份数据区块16与主数据子区块14的大小实质上相同。

存储在主数据子区块13内的原始数据是不需被备份的，亦即主数据子区块13用以存储不需备份的使用者数据。另一方面，存储在主数据子区块14内的原始数据是需被备份的，亦即主数据子区块14用以存储需备份的使用者数据。主数据子区块14与备份数据区块16的大小实质上相同。备份数据区块16用以存储对主数据子区块14内的数据备份后所得的备份数据。

存储控制器30用以判断计算机50传送给数据存储系统100的服务请求。服务请求包括：读取服务请求、写入服务请求等等。存储控制器30判断是否进行数据备份。此外，当要进行数据备份时，存储控制器30依据使用者设定的备份模式进行数据备份。备份模式包括：实时备份模式或非实时备份模式。在实时备份模式下，当计算机50传送数据至主数据子区块14时，存储控制器30实时将此数据复制至数据备份区块16。在非实时备份模式下，在计算机50传送数据至主数据子区块14后，在数据存储系统100闲置时，存储控制器30才会复制(备份)此数据至数据备份区块16。

在实时备份模式下，在进行数据备份时，将影响数据存储系统100的写入效率。相反地，在非实时备份模式下，在计算机50闲置时，数据存储系统100才会对需要备份的数据进行备份；当计算机50发出服务请求时，则暂时停止备份，以等待数据存储系统100执行完计算机50的服务请求后，才继续进行备份。因此，数据存储系统100于进行备份时并不影响计算机50的写入效率。

下面将说明本实施例如何进行备份。请同时参照图1、图2及图3A，图3A绘示本发明实施例的数据存储系统的数据备份流程图。

首先，在步骤S100中，分割存储装置为主数据区块12与备份数据区块16。使用者决定数据存储系统100执行实时备份模式或非实时备份模式。

在步骤S102中，存储控制器30判断数据存储系统100目前是否闲置。若闲置，则流程接续至步骤S104；否则，流程接续至步骤S108。

在步骤S104中，存储控制器30判断数据存储系统100是否处于实时备份模式、非实时备份程序是否完成以及主数据子区块14是否关闭。若三者皆为否，则流程接续至步骤S106；若三者之一为是，则流程跳回至步骤S102。

在步骤S106中，存储控制器30执行非实时备份程序。当数据存储系统100为闲置且设定为非实时备份模式时，若非实时备份程序尚未完成(亦即，非实时备份程序完成旗标未被设定)与主数据区块未被关闭(亦即，主数据区块关闭旗标未被设定)，则存储控制器30可以执行非实时备份程序。换言之，若其中一个旗标被设定，则不会执行非实时备份程序。

请参照图4，其绘示步骤S106的详细流程图。步骤106更包括数个子步骤S202～S216。首先，在步骤S202中，存储控制器30读取目前备份数据区块地址。

在步骤S204中，根据目前备份数据区块地址，将主数据子区块14的数据复制至备份数据区块16中。

在步骤S206中，存储控制器30判断备份数据是否成功写入至备份数据区块16。若备份数据未成功写入至备份数据区块16，则流程接续至步骤S208。另一方面，若备份数据成功写入至备份数据区块16，则流程接续至步骤S212。

由于备份数据未成功写入至备份数据区块16，这代表备份数据区块16可能异常或毁损。所以，在步骤S208中，存储控制器30发出备份数据区块异常通知，以告知使用者。

接着，在步骤S210中，由于存储控制器30认定备份数据区块16为异常或毁损，存储控制器30关闭备份数据区块16，以避免之后再度试着将备份数据写入至备份数据区块16，影响写入效能。之后，流程跳回至步骤S102。

在步骤S212中，存储控制器30判断目前备份数据区块地址是否为备份数据区块终止地址。若是，则非实时备份程序已完成，故要设定非实时备份完成旗标，且流程接续至步骤S214；若否，代表非实时备份程序尚未完成，则流程接续至步骤S216。

在步骤S214中，存储控制器30非实时备份已完成，也就是，已设定非实时备份完成旗标。之后，流程跳回至步骤S102。

在步骤S216中，递增目前备份数据区块地址，以使得当数据存储系统100再度处于闲置时，可以将主数据子区块14内的下一笔数据以非实时备份方式备份至备份数据区块16中。之后，流程跳回至步骤S102，再次确认系统100是否处于闲置，以完成非实时备份程序。

现请回到图3A，在步骤S108中，存储控制器30判断接收写入服务请求或读取服务请求。当存储控制器30接收到计算机50所传来的服务请求时，存储控制器30会判断是写入服务请求或读取服务请求。若存储控制器30接收写入服务请求，则执行步骤S110～S140，以将数据写入至主数据子区块13(如果这笔数据不需备份)、主数据子区块14(如果这笔数据需要备份)或备份数据区块16。若存储控制器30接收到读取服务请求，则执行步骤S142。

在步骤S110中，存储控制器30判断写入数据是否需要备份且判断备份数据区块16是否正常。若写入数据不需要备份，或者备份数据区块16不正常，则执行步骤S112～S116，以将数据写入主数据子块13中。若写入数据需要备份且备份数据区块16正常，则执行步骤S118～S122，以将需要备份的数据写入至备份数据区块16中。

在步骤S112中，存储控制器30将数据写入至主数据子区块13。

在步骤S114中，存储控制器30判断数据是否成功写入至主数据子区块13。若未成功，则执行步骤S116，若成功，则流程跳回至步骤S102。

在步骤S116中，存储控制器30发出存储装置毁损通知。

在步骤S118中，存储控制器30判断主数据子区块14是否关闭(也就是检查主数据区块关闭旗标是否被设定)。若主数据子区块14系关闭(也就是主数据区块关闭旗标被设定)，则执行步骤S120～S122，以将数据写入备份数据区块16中。若主数据子区块14未关闭，则执行步骤S124～S129，以将数据写入主数据子区块14中。

在步骤S120中，存储控制器30将数据写入至备份数据区块16。

在步骤S122中，存储控制器30判断数据是否成功写入至备份数据区块16。若数据成功写入，则流程跳回至步骤S102；若数据未成功写入，则发出存储装置毁损通知(步骤S116)。

在步骤S124中，存储控制器30将数据写入至主数据子区块14。

在步骤S126中，存储控制器30判断数据是否成功写入至主数据子区块14。若数据未成功写入至主数据子区块14，则执行步骤S128，若数据成功写入至主数据子区块14，则执行步骤S130。

在步骤S128中，存储控制器30发出主数据区块异常通知。此时，若是处于非实时备份模式下，存储控制器30会要求计算机50重新发出写入服务请求，以试着将数据写入至备份数据区块16。

在步骤S129中，存储控制器30关闭主数据子区块14。之后，流程回至步骤S102。

在步骤S130中，存储控制器30根据数据的写入地址来决定是否更新目前备份数据区块地址。细言之，存储控制器30将数据的写入地址与目前备份数据区块地址做比对。当数据的写入地址小于目前备份数据区块地址时，存储控制器30会将目前备份数据区块地址更新为数据的写入地址。若数据的写入地址大于目前备份数据区块地址，或者，数据要写入至主数据子区块13(也就是，这笔数据不需要备份)，则存储控制器30不会更改目前备份数据区块地址，而将数据直接写入主数据子区块13。

在步骤S132中，存储控制器30判断数据存储系统100是否为实时备份模式。若否，则流程跳回至步骤S102，若为实时备份模式，则执行步骤S134～140，以将数据写入备份数据区块16中。

在步骤S134中，存储控制器30将数据写入至备份数据区块16。

在步骤S136中，存储控制器30判断数据是否成功写入至备份数据区块16。若数据成功写入至备份数据区块16，则流程跳回至步骤S102。若写入数据未成功写入至备份数据区块16，则执行步骤S138。

在步骤S138中，存储控制器30发出备份数据区块异常通知，以告知使用者。此时，数据存储系统100将不再具备数据备份的能力。

在步骤S140中，存储控制器30关闭备份数据区块16，之后，流程跳回至步骤S102。

在步骤S142中，存储控制器30执行读取服务请求。

另外，在本实施例中，如果主数据区块12或是备份数据区块16被关闭的话，使用者最好尽快对数据存储系统100进行替换并将数据存储系统100内的数据备份至另一系统100。也就是，不要等到主数据区块12与备份数据区块16皆被关闭时，才对数据存储系统100替换与备份其内部数据。

请参照图5，其绘示读取服务请求(步骤S142)的详细流程图。步骤S142更包括数个子步骤S302～S324。首先，在步骤S302中，存储控制器30判断欲读取的数据是否已备份。若欲读取的数据未被备份时，则执行步骤S304～S308，以从主数据子区块13中读出数据。若欲读取的数据已备份，则执行步骤S310～S324，以从主数据子区块14(如果主数据子区块14是正常的)或备份数据区块16(如果主数据子区块14是异常的)中读出数据。

在步骤S304中，存储控制器30读取主数据子区块13。

在步骤S306中，存储控制器30判断读取主数据子区块13是否成功。若读取成功，则流程回至第3A图的步骤S102。若读取未成功，则执行步骤S308。

在步骤S308中，存储控制器30发出存储装置毁损通知，以告知使用者。

在步骤S310中，存储控制器30判断主数据子区块14是否关闭(也就是检查主数据区块关闭旗标是否被设定)。若主数据子区块14系关闭(也就是主数据区块关闭旗标被设定)，则执行步骤S312；反之，若主数据子区块14未关闭，则执行步骤S318。

在步骤S312中，存储控制器30读取备份数据区块16。

在步骤S314中，存储控制器30判断读取备份数据区块16是否成功。若读取备份数据区块16成功，则流程跳回至第3图的步骤S102；若读取备份数据区块16未成功，则执行步骤S316。

在步骤S316中，存储控制器30发出存储装置毁损通知，以告知使用者。

在步骤S318中，存储控制器30读取主数据子区块14。

在步骤S320中，存储控制器30判断读取主数据子区块14是否成功。若成功，则流程跳回至图3的步骤S102。若未成功，则执行步骤S322。

在步骤S322中，存储控制器30关闭主数据子区块14(也就是存储控制器30会设定主数据区块关闭旗标)。

在步骤S324中，存储控制器30发出主数据区块异常通知，在发出异常通知之后，流程跳回至步骤S102。此时，存储控制器30会要求计算机50重新发出读取服务请求，以试着从备份数据区块16读出数据。如果从备份数据区块16读出数据也失败，则存储控制器30将发出存储装置毁损通知。

本发明实施例的数据存储系统及其备份方法的功效如下：

(1)数据存储系统只需具有单一存储装置(比如硬盘)即可进行数据备份，以使得数据存储系统可降低其成本。

(2)由使用者决定存储装置的主数据区块与备份数据区块的大小，以提升存储装置的使用率。

(3)使用者可依据数据的重要性决定是否进行备份，并可选择数据的备份模式(非实时或实时备份模式)以进行备份。相较于习知的实时备份模式，本发明实施例的数据存储系统若以非实时备份模式进行备份时，其不会影响数据存储系统的写入效率。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰。因此，本发明之保护范围当视后附之权利要求书所界定者为准。

Claims (28)

1.一种数据备份方法，适用于数据存储系统，该数据备份方法包括：

分割该数据存储系统的存储装置为一主数据区块与一备份数据区块；

设定该数据存储系统操作于一实时备份模式与一非实时备份模式之一；以及

在该数据存储系统操作于该非实时备份模式下，当该数据存储系统处于闲置时，将该主数据区块内的数据备份至该备份数据区块。

2.如权利要求1所述的数据备份方法，更包括：

分割该主数据区块为第一主数据子区块与第二主数据子区块，其中，存储于该第一主数据子区块内的数据不需备份至该备份数据区块，而存储于该第二主数据子区块内的数据需备份至该备份数据区块；

当该数据存储系统闲置时，判断该数据存储系统是否处于该实时备份模式、非实时备份程序是否完成以及该主数据区块是否关闭；以及

若否，则执行该非实时备份程序。

3.如权利要求2所述的数据备份方法，其中，执行该非实时备份程序之步骤包括：

读取目前备份数据区块地址；

将该第二主数据子区块的该数据复制至该备份数据区块；以及

判断该数据是否成功复制至该备份数据区块。

4.如权利要求3所述的数据备份方法，其中，当该数据未成功复制至该备份数据区块时，该方法更包括：

发出备份数据区块异常通知；以及

关闭该备份数据区块。

5.如权利要求3所述的数据备份方法，更包括：

判断该目前备份数据区块地址是否为备份数据区块终止地址；

若是，则代表该非实时备份程序已完成；以及

若否，递增该目前备份区块地址。

6.如权利要求2所述的数据备份方法，其中，当该数据存储系统非闲置时，该方法更包括；

判断接收到写入服务请求或读取服务请求；

若接收到该写入服务请求，则判断该数据是否需要备份且判断该备份数据区块是否正常。

7.如权利要求6所述的数据备份方法，其中，当该数据不需要备份且该备份数据区块不正常时，该方法更包括：

将该数据写入至该第一主数据子区块；以及

当该数据无法成功写入至该第一主数据子区块时，发出一存储装置毁损通知。

8.如权利要求6所述的数据备份方法，其中，当该数据需要备份且该备份数据区块为正常时，该方法更包括；

当该第二主数据子区块是关闭时，将该数据写入至该备份数据区块；以及

当该数据无法成功写入至该备份数据区块时，发出一存储装置毁损通知。

9.如权利要求6所述的数据备份方法，其中，当该第二主数据子区块不为关闭时，该方法更包括：

将该数据写入至该第二主数据子区块；以及

当该数据未成功写入至该第二主数据子区块时，则发出一主数据区块异常通知并关闭该主数据区块。

10.如权利要求9所述的数据备份方法，其中，当该数据成功写入至该第二主数据子区块时，该方法更包括：

当该数据的地址小于该目前备份数据区块地址时，更新该目前备份数据区块地址为该数据的地址；

判断该数据存储系统是否处于该实时备份程序；以及

若是，则将该数据写入该备份数据区块。

11.如权利要求8所述的数据备份方法，其中，当该数据未成功写入至该备份数据区块时，该方法包括：

发出一备份数据区块异常通知；以及

关闭该备份数据区块。

12.如权利要求6所述的数据备份方法，其中，当接收该读取服务请求时，该方法更包括：

当欲读取的数据未被备份时，读取该第一主数据子区块：以及

判断读取该第一主数据子区块是否成功；以及

若否，则发出一存储装置毁损通知。

13.如权利要求12所述的数据备份方法，其中，当欲读取的该数据已被备份保护且该第二主数据子区块是关闭时，该方法更包括：

读取该备份数据区块；

判断读取该备份数据区块是否成功；以及

若否，则发出一存储装置毁损通知。

14.如权利要求12所述的数据备份方法，其中，当欲读取的该数据已被备份且该第二主数据子区块未关闭时，该方法步骤包括：

读取该第二主数据子区块；

判断读取该第二主数据区块是否成功；

若否，关闭该第二主数据区块，以及发出一主数据区块异常通知。

15.一种数据存储系统，包括：

存储装置；以及

存储控制器，耦接至该存储装置，该存储控制器分割该存储装置为一主数据区块与一备份数据区块，并设定该数据存储系统操作于一实时备份模式与一非实时备份模式之一；

其中，在该非实时备份模式下，当该数据存储系统处于闲置时，该存储控制器将该主数据区块内的数据备份至该备份数据区块。

16.如权利要求15所述的数据存储装置，其中，该存储控制器用以分割该主数据区块为第一主数据子区块与第二主数据子区块，存储于该第一主数据子区块内的数据不需备份至该备份数据区块，而存储于该第二主数据子区块内的数据需备份至该备份数据区块；

当该数据存储系统闲置时，判断该数据存储系统是否处于该实时备份模式、非实时备份程序是否完成以及该主数据区块是否关闭；以及

若否，则执行该非实时备份程序。

17.如权利要求16所述的数据存储装置，其中，在执行该非实时备份程序时，该存储控制器读取目前备份数据区块地址，且将该第二主数据子区块之该数据复制至该备份数据区块，以及判断该数据是否成功复制至该备份数据区块。

18.如权利要求17所述的数据存储装置，其中，当该数据未成功复制至该备份数据区块时，该存储控制器发出备份数据区块异常通知，并关闭该备份数据区块。

19.如权利要求17所述的数据存储装置，其中：

该存储控制器判断该目前备份数据区块地址是否为一备份数据区块终止地址；

若是，该存储控制器则设定一非实时备份完成旗标，以代表该非实时备份程序已完成；以及

若否，该存储控制器递增该目前备份区块地址。

20.如权利要求16所述的数据存储装置，其中：

在该数据存储系统非闲置时，该存储控制器判断接收到写入服务请求或读取服务请求；以及

若接收到该写入服务请求，则该存储控制器判断该数据是否需要备份且判断该备份数据区块是否正常。

21.如权利要求20所述的数据存储装置，其中：

在该数据不需要备份且该备份数据区块不正常时，该存储控制器将该数据写入至该第一主数据子区块；以及

当该数据无法成功写入至该第一主数据子区块时，该存储控制器发出一存储装置毁损通知。

22.如权利要求20所述的数据存储装置，其中：

当该数据需要备份且该备份数据区块为正常时，若该第二主数据子区块已被关闭，该存储控制器将该数据写入至该备份数据区块，当该数据无法成功写入至该备份数据区块时，该存储控制器发出一存储装置毁损通知。

23.如权利要求20所述的数据存储装置，其中，在该第二主数据子区块不为关闭时，该存储控制器将该数据写入至该第二主数据子区块，当该数据未成功写入至该第二主数据子区块时，该存储控制器则发出一主数据区块异常通知并关闭该主数据区块。

24.如权利要求23所述的数据存储装置，其中，在该数据成功写入至该第二主数据子区块时，当该数据之一地址小于该目前备份数据区块地址，该存储控制器更新该目前备份数据区块地址为该数据的地址并判断该数据存储系统是否处于该实时备份程序；若是，该存储控制器将该数据写入该备份数据区块。

25.如权利要求22所述的数据存储装置，其中，在该数据未成功写入至该备份数据区块时，该存储控制器发出一备份数据区块异常通知并关闭该备份数据区块。

26.如权利要求20所述的数据存储装置，其中：

在接收该读取服务请求时，当欲读取的数据未被备份时，该存储控制器读取该第一主数据子区块，并且判断读取该第一主数据子区块是否成功；以及

若否，该存储控制器发出一存储装置毁损通知。

27.如权利要求26所述的数据存储装置，其中：

在欲读取的该数据已被备份且该第二主数据子区块是关闭时，该存储控制器读取该备份数据区块；

该存储控制器判断读取该备份数据区块是否成功；以及

若否，该存储控制器发出一存储装置毁损通知。

28.如权利要求26所述的数据存储装置，其中：

在读取的该数据已被备份且该第二主数据子区块未关闭时，该存储控制器读取该第二主数据子区块并且判断读取该第二主数据子区块是否成功；以及

若否，该存储控制器关闭该第二主数据区块并发出一主数据区块异常通知。

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