CN104050108A - 一种存储设备、系统及数据存储方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及计算机技术领域，公开了一种存储设备、系统及数据存储方法。其中，该存储设备包括：包括：输入输出接口、数据转移单元、易失性存储器、非易失性存储器以及备电单元；其中，所述输入输出接口，用于接收系统发送的业务数据；所述易失性存储器，用于存储所述业务数据；所述备电单元，用于在外部电源断电后，向所述存储设备供电；所述数据转移单元，用于在外部电源断电后，将所述易失性存储器存储的所述业务数据转移到所述非易失性存储器。实施本发明实施例，可以扩展系统cache大小，降低备电的安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种存储设备、系统及数据存储方法。
背景技术
硬盘(HDD，Hard Disk Drive)是计算机主要的存储媒介之一，其种类大致包括：固态硬盘(SSD，Solid State Disk)、机械硬盘(HDD)、混合硬盘(HHD)等类型，其中，SSD采用闪存颗粒来存储数据，HDD采用磁性碟片来存储数据，混合硬盘(HHD，Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。
在现有的存储系统中，数据一般全部存储在硬盘中，在大容量存储的场合(例如服务器、数据库中心)，一个存储系统往往包括很多块硬盘(例如100块甚至更多)。在存储系统中，一般包括至少一个控制器(也称作控制框)和硬盘框，其中控制器里面包含CPU(中央处理器)系统，用于处理数据。硬盘框含有连接硬盘的硬盘接口，同时还含有与控制器的数据接口，用于把控制器上的数据通过链接线缆存储到硬盘框的硬盘里。
控制器主要包括：主机接口、CPU、内存、磁盘接口。其中主机接口是与计算机系统连接的业务接口，主机接口的类型包括SCSI(Small ComputerSystem Interface，小型计算机系统接口)、SAS(Serial Attached SCSI，串行连接SCSI)、GE(Gigabit Ethernet，千兆以太网接口)、10GE接口、FC(FibreChannel，光纤通道接口)等类型；磁盘接口是连接硬盘的的接口，控制器一般可连接多块硬盘。
现有技术中，通常将控制器内部的一部分内存空间划分为cache(缓存)，用来存储业务数据，由于业务数据的重要性，需要对系统cache进行备电防止业务数据丢失。
现有技术的上述方案存在如下缺陷：
1、系统cache与硬盘数量无关，也难以进行拓展；
2、当硬盘数量较少时，硬盘的总带宽可能小于系统最大带宽，硬盘的带宽会成为系统的瓶颈；
3、随着系统cache越来越大，其备电所需要的电池容量也越来越大，带来一定的安全风险。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种存储设备、系统和数据存储方法，用于利用存储设备扩展系统cache，克服存储设备带宽对系统带宽造成的限制，减小备电所带来的安全风险。
本发明实施例提供一种存储设备，包括：输入输出接口、数据转移单元、易失性存储器、非易失性存储器以及备电单元；其中，
所述输入输出接口，用于接收系统发送的业务数据；
所述易失性存储器，用于存储所述业务数据；
所述备电单元，用于在外部电源断电后，向所述存储设备供电；
所述数据转移单元，用于在外部电源断电后，将所述易失性存储器存储的所述业务数据转移到所述非易失性存储器。
相应的，本发明实施例还提供一种存储设备的数据存储方法，所述方法包括：
接收系统发送的业务数据；
将所述业务数据存储在所述存储设备中的易失性存储器；
检测外部电源是否断电；
如果断电，通过备电单元向所述存储设备供电；
并将所述易失性存储器中存储的业务数据转移到所述存储设备中的非易失性存储器。
相应的，本发明实施例还提供一种存储系统，包括控制器以及与所述控制器连接的至少一个如前所述的存储设备。
本发明实施例中，易失性存储器可以作为系统cache来使用，用于保存业务数据，可以扩展系统cache的大小，存储设备的数量越多，系统cache越大；由于易失性存储器的读写速率较快，即使存储设备数量较少，其带宽也不会成为系统的瓶颈；存储设备中备电单元可以在外部电源断电时为存储设备供电，与控制器中的备电所需的电量相比，单个存储设备的备电所需的电量相对要小的多，降低了安全风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的存储设备的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的数据存储方法的流程第一示意图；
图3是本发明实施例二提供的数据存储方法的流程第二示意图；
图4是本发明实施例二提供的数据存储方法的流程第三示意图；
图5是本发明实施例二提供的数据存储方法的流程第四示意图；
图6是本发明实施例二提供的数据存储方法的流程第五示意图。
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做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。
本发明提供一种存储设备和数据存储方法，其核心思想是在利用存储设备的易失性存储器作为系统cache来存储业务数据，扩展系统cache的大小，并且在存储设备中设置备电单元，防止业务数据丢失。以下实施例进行详细说明。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一：
本发明实施例提供一种存储设备，如图1所示，该存储设备100包括：输入输出接口101、数据转移单元102、易失性存储器103、非易失性存储器104以及备电单元105；其中，
输入输出接口101可用于接收系统发送的业务数据；
易失性存储器103可用于存储输入输出接口101接收到的业务数据；
备电单元105可用于在外部电源断电后，向上述存储设备供电；
数据转移单元102可用于在外部电源断电后，将易失性存储器103存储的业务数据转移到非易失性存储器104。
本发明实施例提供的存储设备中，易失性存储器103可以作为系统cache来使用，用于保存业务数据，可以扩展系统cache的大小，存储设备的数量越多，系统cache越大；由于易失性存储器103的读写速率较快，即使存储设备数量较少，其带宽也不会成为系统的瓶颈；存储设备中备电单元105可以在外部电源断电时为存储设备供电，与控制器中的备电所需的电量相比，单个存储设备的备电所需的电量相对要小的多，降低了安全风险。
优选地，易失性存储器103可以采用DDR(双倍速率同步动态随机存储器)颗粒制成，读写速度可以达到1600MT/s及以上，当采用32位的位宽时，带宽可以达到1600*32/8*0.7＝4.48GB/s，远远高于输入输出接口采用的传输协议，例如PCIEx1(Peripheral Component Interface Express，总线和接口标准)协议的带宽512MB/S，FC(Fibre Channel，光纤通道)协议的带宽为0.64GB/s，所以能够将前端接口的带宽全部跑满。
优选地，数据转移单元102还可以用于在业务数据转移完成后，通知备电单元105停止向存储设备100供电，这样可以防止备电单元105因为过放而损坏。优选地，数据转移单元102还可以用于在外部电源恢复供电后，将非易失性存储器104存储的上述业务数据转移到易失性存储器103，这样备份的数据被恢复到了易失性存储器103中。
举例来说，在一种实施方式中，非易失性存储器104可以预留一个存储空间来存储断电之后由易失性存储器103转移过来的业务数据，该存储空间的容量应当大于或等于易失性存储器103的存储容量，这样在外部电源恢复供电之后，数据转移单元102可以将该存储空间中的业务数据再转移到易失性存储器103。
举例来说，在另一种实施方式中，数据转移单元102可以将业务数据打上一个特定的标识之后转移到非易失性存储器104中，在外部电源恢复供电后，凭借该标识查找到业务数据并进行业务数据的转移。
优选地，输入输出接口101还可以在数据转移单元102将备份的业务数据从非易失性存储器104转移到易失性存储器103中之后，向系统(主机)发送业务恢复通知，使得系统(主机)恢复正常的业务。
优选地，在正常处理数据时，数据转移单元102还可以定期地将易失性存储器103中存储的数据转移到非易失性存储器104中，具体地，可以利用数据淘汰算法或数据拼接算法来实现数据转移。
需要说明的，本实施例中的数据转移可以包括数据的复制或者剪切。
举例来说，数据转移单元102可以是一个或多个处理器。
优选地，备电单元105还可以用于在外部电源恢复供电后，利用外部电源进行充电。
举例来说，备电单元105可以为电池，或者超级电容，或者其它合适的适用于备电的设备，在此不作具体的限制。
举例来说，本实施例中的存储设备100可以是硬盘，易失性存储器103可以是硬盘的缓存，非易失性存储器104可以是硬盘的盘片。
优选地，本实施例中，易失性存储器103的容量大小可以设置的比一般的硬盘缓存大的多，例如易失性存储器103与非易失性存储器104的容量大小之比可以在1/1000以上，即对于容量1TB的硬盘，易失性存储器103的容量可以为1GB甚至更大，相比现有技术中硬盘一般的缓存大小(32M、64M)要大得多，可以有效的扩展系统缓存的大小。
实施例二：
本发明实施例还提供一种存储设备的数据存储方法，如图2所示，该方法可以包括：
201、接收系统发送的业务数据；
202、将上述业务数据存储在上述存储设备中的易失性存储器；
203、检测外部电源是否断电，如果断电，执行204，否则执行203；
204、通过备电单元向上述存储设备供电；
205、将上述易失性存储器中存储的业务数据转移到上述存储设备中的非易失性存储器。
本发明实施例提供的存储设备的数据存储方法，将易失性存储器可以作为系统cache来使用，用于保存业务数据，可以扩展系统cache的大小，存储设备的数量越多，系统cache越大；由于易失性存储器的读写速率较快，即使存储设备数量较少，其带宽也不会成为系统的瓶颈；利用备电单元在外部电源断电时为存储设备供电，与控制器中的备电所需的电量相比，单个存储设备的备电所需的电量相对要小的多，降低了安全风险。
本实施例中所说的存储设备可以是前述实施例所描述的存储设备，对存储设备的具体结构，请参考前述实施例的描述，在此不再赘述。
进一步地，如图3所示，该方法还可以包括：
301、判断业务数据转移是否完成，如果是，执行302，否则，继续执行205；
302、使备电单元停止向上述存储设备供电。
进一步地，如图4所示，该方法还可以包括：
401、检测外部电源是否恢复供电，如果恢复供电，将上述非易失性存储器存储的业务数据转移到上述易失性存储器中。
进一步地，如图5所示，该方法还可以包括：
501、在上述非易失性存储器存储的业务数据转移到上述易失性存储器中之后，向系统发送业务恢复通知。
进一步地，如图6所示，该方法还可以包括：
601、在外部电源恢复供电后，利用外部电源对上述备电单元进行充电。
优选地，该方法还可以包括：定期地将易失性存储器中存储的数据转移到非易失性存储器中，具体地，可以利用数据淘汰算法或数据拼接算法来实现数据转移。
需要说明的是，本实施例中的数据转移可以包括数据的复制或者剪切。
需要说明的是，上述方法可以由存储设备中的处理器(一个或多个)进行执行。
实施例三：本发明实施例还提供一种存储系统，该存储系统包括控制器，以及至少一个如前述实施例所描述的存储设备，存储设备的具体结构可以参考前述实施例的描述，在此不再赘述。
在该存储系统中，存储设备的易失性存储器可以作为控制器的系统cache来使用，用于保存业务数据，可以扩展系统cache的大小。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取器(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的存储设备、系统及数据存储方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种存储设备，其特征在于，包括：输入输出接口、数据转移单元、易失性存储器、非易失性存储器以及备电单元；其中，
所述输入输出接口，用于接收系统发送的业务数据；
所述易失性存储器，用于存储所述业务数据；
所述备电单元，用于在外部电源断电后，向所述存储设备供电；
所述数据转移单元，用于在外部电源断电后，将所述易失性存储器存储的所述业务数据转移到所述非易失性存储器。
2.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述备电单元还用于在所述业务数据转移完成后，停止向所述存储设备供电。
3.根据权利要求1或2所述的存储设备，其特征在于，所述数据转移单元还用于在外部电源恢复供电后，将所述非易失性存储器存储的所述业务数据转移到所述易失性存储器。
4.根据权利要求3所述的存储设备，其特征在于，所述输入输出接口还用于在所述数据转移单元将所述业务数据从所述非易失性存储器转移到所述易失性存储器之后，向系统发送业务恢复通知。
5.根据权利要求3所述的存储设备，其特征在于，所述备电单元还用于在外部电源恢复供电后，利用外部电源进行充电。
6.一种存储设备的数据存储方法，其特征在于，所述方法包括：
接收系统发送的业务数据；
将所述业务数据存储在所述存储设备中的易失性存储器；
检测外部电源是否断电；
如果断电，通过备电单元向所述存储设备供电；
并将所述易失性存储器中存储的业务数据转移到所述存储设备中的非易失性存储器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述业务数据转移完成后，所述备电单元停止向所述存储设备供电。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测外部电源是否恢复供电，如果恢复供电，将所述非易失性存储器存储的业务数据转移到所述易失性存储器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在外部电源恢复供电后，利用外部电源对所述备电单元进行充电。
10.一种存储系统，其特征在于，包括控制器以及与所述控制器连接的至少一个如权利要求1-5任一项所述的存储设备。
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