CN104199621B - 硬盘管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种硬盘管理系统，涉及存储控制领域。为解决现有技术不便于用户对多个硬盘中的海量数据资源进行管理的问题而发明。包括：电源，硬盘控制模组，SATA总线交换控制模组和主控模组；所有硬盘控制模组均与SATA总线交换控制模组相连，主控模组与SATA总线交换控制模组或硬盘控制模组相连，电源分别为硬盘控制模组、SATA总线交换控制模组和主控模组供电；主控模组，用于接收用户输入的硬盘指令，向SATA总线交换控制模组发送硬盘指令；SATA总线交换控制模组，用于接收主控模组发送的硬盘指令，对硬盘指令进行分析，当硬盘指令为桥接指令时，确定待桥接的目标硬盘后，设置其内部的寄存器，建立主控模组至目标硬盘的访问通路。该方案可以应用在数据管理领域。

Description

硬盘管理系统

技术领域

本发明涉及存储控制领域，尤其涉及一种硬盘管理系统。

背景技术

随着当代信息技术的不断普及应用和电子数据资源在社会诸多领域的不断积累，各类档案馆、文化馆、图书馆、美术馆、展览馆及行业数据中心等单位机构均存在数量庞大的信息数据资源及大量信息存储介质，并且信息数据资源及信息存储介质逐年呈快速增长。

目前，通常使用比较常见的信息存储介质如磁带、光盘、硬盘等存储海量数据资源。然而，通过硬盘存储海量数据资源时，由于每个硬盘是独立存在的，不便于用户对多个硬盘中的海量数据资源进行管理。

发明内容

本发明提供一种硬盘管理系统，能够方便用户对多个硬盘中的海量数据资源进行管理。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种数据管理系统，包括：电源，硬盘控制模组，SATA总线交换控制模组和主控模组；

所述硬盘控制模组的个数为一个或多个，每个硬盘控制模组能够连接5个硬盘；

所有硬盘控制模组均与所述SATA总线交换控制模组相连，所述主控模组与所述SATA总线交换控制模组或硬盘控制模组相连，所述电源分别为所述硬盘控制模组、所述SATA总线交换控制模组和所述主控模组供电；

所述主控模组，用于接收用户输入的硬盘指令，向所述SATA总线交换控制模组发送所述硬盘指令；

所述SATA总线交换控制模组，用于接收所述主控模组发送的硬盘指令，并对所述硬盘指令进行分析，当所述硬盘指令为桥接指令时，确定待桥接的目标硬盘后，设置其内部的寄存器，建立所述主控模组至所述目标硬盘的访问通路。

可选的，所述硬盘管理系统，还包括：临时文件交换区；

所述临时文件交换区分别与所述SATA总线交换控制模组和所述主控模组相连；

所述SATA总线交换控制模组，还用于当所述硬盘指令为硬盘自检指令时，分别获取与所述硬盘控制模组相连的所有硬盘的自动检测分析及报告技术SMART数据，并将所述SMART数据存储至所述临时文件交换区；

所述主控模组，还用于从所述临时文件交换区读取所述SMART数据，并对所述SMART数据进行分析，得到检测结果。

可选的，所述SATA总线交换控制模组，还用于当所述硬盘指令为硬盘自检指令时，设置其内部的寄存器，依次建立主控模组与所述硬盘控制模组相连的多个硬盘的访问通路；

所述主控模组，还用于依次通过该访问通路获取多个硬盘的自动检测分析及报告技术SMART数据，并对所述SMART数据进行分析，得到检测结果。

可选的，所述SATA总线交换控制模组，还用于当所述硬盘指令为全盘拷贝指令时，确定所述全盘拷贝指令对应的源硬盘和目标硬盘，设置其内部寄存器，将源硬盘内存储的数据拷贝至目标硬盘；

所述主控模组，还用于获取所述源硬盘的总扇区数和拷贝完成的扇区数。

可选的，所述硬盘控制模组，包括：

多硬盘控制芯片、第一嵌入式处理单元和第一传感器；

所述第一嵌入式处理单元分别与所述主控模组和所述SATA总线交换控制模组相连；所述第一嵌入式处理单元分别与所述多硬盘控制芯片和所述第一传感器相连，所述第一传感器包括震动传感器、温度传感器和湿度传感器中的一种或多种；所述多硬盘控制芯片的个数为一个或多个；所述多硬盘控制芯片，能够连接5块SATA接口的硬盘；

所述第一嵌入式处理单元，用于接收所述主控模组发送的硬盘指令，并将所述硬盘指令发送至所述SATA总线交换控制模组；

所述第一嵌入式处理单元，还用于如果预设时间内未接收到指令，控制所述多硬盘控制芯片断电，并开启休眠状态。

可选的，所述第一嵌入式处理单元，还用于接收到所述主控模组发送的硬盘指令时，关闭休眠状态，并控制对应的多硬盘控制芯片上电。

可选的，所述SATA总线交换控制模组，包括：

多路器、FPGA芯片和第二嵌入式处理单元；

所述多路器与所述FPGA芯片相连，所述第二嵌入式处理单元与所述FPGA芯片相连；所述第二嵌入式处理单元与所述主控模组或所述硬盘控制模组相连；

所述第二嵌入式处理单元，用于接收所述主控模组或所述硬盘控制模组发送的硬盘指令，并控制所述FPGA芯片执行所述硬盘指令相应的操作；

所述第二嵌入式处理单元，还用于如果预设时间内未接收到指令，控制所述FPGA芯片断电，并开启休眠状态。

可选的，所述电源，包括：

变换器，充电及电源管理模块和电池；

所述电池分别与所述变换器和所述充电及电源管理模块相连；

所述变换器包括：交流/直流变换器和直流/直流变换器。

可选的，所述主控模组，包括：

嵌入式工控机、嵌入式多媒体交互设备和远程控制终端中的一种或多种。

本发明具有如下有益效果：通过将待管理的硬盘均连接至硬盘控制模组，并在SATA总线交换控制模组接收到桥接指令时，建立主控模组至目标硬盘的访问通路，使用户可以通过该访问通路读取目标硬盘中的数据、拷贝目标硬盘中的数据、或向目标硬盘拷贝数据等，从而实现硬盘的管理。本发明实施例提供的技术方案解决了现有技术中由于每个硬盘是独立存在的，不便于用户对多个硬盘中的海量数据资源进行管理的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的硬盘管理系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例1提供的硬盘管理系统的结构示意图二；

图3为图1所示的硬盘管理系统中硬盘控制模组的结构示意图；

图4为图1所示的硬盘管理系统中SATA总线交换控制模组的结构示意图；

图5为图1所示的硬盘管理系统中电源的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种硬盘管理系统，包括：电源101，硬盘控制模组102，SATA总线交换控制模组103和主控模组104。其中，硬盘控制模组的个数为一个或多个，每个硬盘控制模组能够连接5个硬盘；所有硬盘控制模组均与SATA总线交换控制模组相连，主控模组与SATA总线交换控制模组或硬盘控制模组相连，电源分别为硬盘控制模组、SATA总线交换控制模组和主控模组供电；主控模组，用于接收用户输入的硬盘指令，向SATA总线交换控制模组发送硬盘指令；SATA总线交换控制模组，用于接收主控模组发送的硬盘指令，并对硬盘指令进行分析，当硬盘指令为桥接指令时，确定待桥接的目标硬盘后，设置其内部的寄存器，建立主控模组至目标硬盘的访问通路。

在本实施例中，图1以主控模组与SATA总线交换控制模组相连为例进行说明，主控模组与硬盘控制模组相连时，硬盘管理系统的结构与图1所示的相似，在此不再一一赘述。

在本实施例中，硬盘控制模组102可以包括多硬盘控制芯片如JMB321等，以便于扩展硬盘的接口数量。每个多硬盘控制芯片可以连接5个硬盘，并可以通过多硬盘控制芯片对这5个硬盘进行管理，独立的对单个硬盘进行开关电控制。

在本实施例中，硬盘控制模组内部可以通过SATA总线通讯，硬盘控制模组可以通过CAN总线与SATA总线交换控制模组通讯，主控模组可以通过USB3.0与SATA总线交换控制模组通讯。

在本实施例中，主控模组接收到用户输入的硬盘指令后，向SATA总线交换控制模组发送该硬盘指令；SATA总线交换控制模组接收到主控模组发送的硬盘指令后，对硬盘指令进行分析，当硬盘指令为桥接指令时，确定待桥接的目标硬盘后，设置其内部寄存器，建立主控模组至目标硬盘的访问通路，使用户可以通过该访问通路读取目标硬盘中的数据、拷贝目标硬盘中的数据、或向目标硬盘拷贝数据。特别的，为防止用户非法篡改硬盘中的数据，还可以对硬盘设置写保护，使只有合法用户才能对硬盘进行修改。其中，主控模组与SATA总线交换控制模组相连时，主控模组可以直接向SATA总线交换控制模组发送硬盘指令；主控模组与硬盘控制模组相连时，主控模组可以经由硬盘控制模组向SATA总线交换控制模组发送硬盘指令。主控模组可以包括：嵌入式工控机、嵌入式多媒体交互设备和远程控制终端中的一种或多种；该嵌入式多媒体交互设备可以为包括键盘和显示屏的交互设备，在此不作限制。

在本实施例中，可以通过主控模组管理硬盘的目录数据及硬盘数据的简要描述，对硬盘数据做索引供用户检索。还可以定时对硬盘内存储的数据进行检测，以确保硬盘内数据的安全；当检测到硬盘内数据损坏时，可以及时告警，以使用户能够及时将备份数据还原。

进一步的，如图2所示，本实施例提供的硬盘存储系统，还可以包括：临时文件交换区105。其中，临时文件交换区分别与SATA总线交换控制模组和主控模组相连；SATA总线交换控制模组，还用于当硬盘指令为硬盘自检指令时，分别获取与硬盘控制模组相连的所有硬盘的自动检测分析及报告技术SMART数据，并将SMART数据存储至临时文件交换区；主控模组，还用于从临时文件交换区读取SMART数据，并对SMART数据进行分析，得到检测结果。

本实施例提供的硬盘存储系统中，SATA总线交换控制模组，还用于当硬盘指令为硬盘自检指令时，设置其内部的寄存器，依次建立主控模组与硬盘控制模组相连的多个硬盘的访问通路；主控模组，还用于依次通过该访问通路获取多个硬盘的自动检测分析及报告技术SMART数据，并对SMART数据进行分析，得到检测结果。

在本实施例中，可以由SATA总线交换控制模组获取SMART(自动检测分析及报告技术，Self-Monitoring Analysis and Report Technology)数据，也可以由主控模组获取SMART数据，在此不作限制。其中，由SATA总线交换控制模组获取SMART数据时，SATA总线交换控制模组将SMART数据存储至临时文件交换区，主控模组从临时文件交换区调取SMART数据。由主控模组获取SMART数据时，需要由SATA总线交换控制模组建立通路，主控模组通过该通路获取SMART数据。主控模组获取SMART数据后，可以将SMART数据进行分析，得到硬盘的健康状况。

在本实施例中，SATA总线交换模组可以根据硬盘自检指令，启动硬盘自检操作；还可以定时启动硬盘自检操作，在此不作限制。其中，启动自检操作的周期，可以由用户根据需要设置。

本实施例提供的硬盘管理系统，其中，SATA总线交换控制模组，还用于当硬盘指令为全盘拷贝指令时，确定全盘拷贝指令对应的源硬盘和目标硬盘，设置其内部寄存器，将源硬盘内存储的数据拷贝至目标硬盘；主控模组，还用于获取源硬盘的总扇区数和拷贝完成的扇区数。

在本实施例中，当用户需要全盘拷贝时，SATA总线交换控制模组通过设置内部寄存器将源硬盘内存储的数据全部拷贝至目标硬盘。为方便用户对拷贝进度进行监控，在拷贝过程中，还可以通过主控模组获取源硬盘的总扇区数和拷贝完成的扇区数。当拷贝完成时，SATA总线交换控制模组可以自动停止。

进一步的，如图3所示，本实施例提供的硬盘管理系统中硬盘控制模组102，包括：硬盘控制芯片1021、第一嵌入式处理单元1022和第一传感器1023；第一嵌入式处理单元分别与主控模组和SATA总线交换控制模组相连；第一嵌入式处理单元分别与多硬盘控制芯片和第一传感器相连，第一传感器包括震动传感器、温度传感器和湿度传感器中的一种或多种；多硬盘控制芯片的个数为一个或多个；多硬盘控制芯片，能够连接5块SATA接口的硬盘；第一嵌入式处理单元，用于接收主控模组发送的硬盘指令，并将硬盘指令发送至SATA总线交换控制模组；第一嵌入式处理单元，还用于如果预设时间内未接收到指令，控制多硬盘控制芯片断电，并开启休眠状态。

该第一嵌入式处理单元，还用于接收到主控模组发送的硬盘指令时，关闭休眠状态，并控制对应的多硬盘控制芯片上电。

在本实施例中，当多硬盘控制芯片的个数为多个时，所有多硬盘控制芯片均连接到第一嵌入式处理单元。为了节约电量，在预设时间内未接收到指令时，第一嵌入式处理单元可以控制所有多硬盘控制芯片断电，并开启休眠状态，使第一嵌入式处理单元进入休眠状态。当第一嵌入式处理单元接收到主控模组发送的硬盘指令时，第一嵌入式处理单元关闭休眠状态，并控制对应的多硬盘控制芯片上电；还可以通过第一嵌入式处理单元接收SATA总线交换控制模组返回的数据。由于第一嵌入式处理单元仅控制对应的多硬盘控制芯片上电，即其余多硬盘控制芯片仍处于断电状态，能够节约电量。

在本实施例中，可以通过第一传感器对环境如震动、温度或湿度等数据进行监控，通过第一嵌入式处理单元对环境数据进行处理，并在环境数据超过预设阈值时，进行超限告警或启动相应的装置进行环境调控。该第一传感器还可以包括行程开关，以对多硬盘控制芯片是否连接硬盘以及连接几个硬盘进行监控。

进一步的，如图4所示，本实施例提供的硬盘管理系统中SATA总线交换控制模组103，包括：多路器1031、FPGA芯片1032和第二嵌入式处理单元1033。其中，多路器与FPGA芯片相连，第二嵌入式处理单元与FPGA芯片相连；第二嵌入式处理单元与硬盘控制模组相连，或第二嵌入式处理单元与主控模组和硬盘控制模组相连；第二嵌入式处理单元，用于接收主控模组或硬盘控制模组发送的硬盘指令，并控制FPGA芯片执行硬盘指令相应的操作；第二嵌入式处理单元，还用于如果预设时间内未接收到指令，控制FPGA芯片断电，并开启休眠状态。

在本实施例中，为了节约电量，当第二嵌入式处理单元预设时间内未接收到硬盘指令时，第二嵌入式处理单元可以控制FPGA芯片断电，并开启休眠模式。当第二嵌入式处理单元接收到主控模组发送的硬盘指令时，可以关闭休眠模式，并控制FPGA芯片上电。

在本实施例中，第二嵌入式处理单元也可以与第一传感器相连；既可以通过第一嵌入式处理单元对第一传感器采集的数据进行处理，也可以通过第二嵌入式处理单元对第一传感器采集的数据进行处理，在此不再一一赘述。

在本实施例中，可以通过SATA总线交换控制模组对总线进行切换。该总线切换包括物理切换和逻辑切换。其中，逻辑切换通过对FPGA芯片的寄存器进行操作实现，物理切换通过第二嵌入式处理单元的IO(输入输出)脚对多路器选择管脚控制实现。

进一步的，FPGA芯片可以包括以下功能模块：硬盘阵接口、第一SATA HOST、第二SATA HOST、第一SATA接口、第二SATA接口、SATA DXC和处理器接口。其中，硬盘阵接口：由4个3Gbps的收发器构成，完成盘阵SATA接口的物理层连接建立与物理层数据收发；SATAHOST1：完成完整的SATA主机控制功能，与盘阵接口连接，与SATA HOST2配合完成硬盘对拷功能；SATA HOST2：完成完整的SATA主机控制功能，与备份硬盘接口连接，与SATA HOST1配合完成硬盘对拷功能；PC SATA接口：由1个3Gbps的收发器构成，完成与PC机SATA接口的物理层连接建立与物理层数据收发，实现PC机对盘阵的读写访问；MCU SATA接口：由1个3Gbps的收发器构成，完成与第二嵌入式处理器的SATA接口的物理层连接建立与物理层数据收发，实现MCU对盘阵的自检；SATA DXC：实现SATA数据速率匹配与交叉连接功能；MCU接口：可通过UART/SPI/并口等多种方式实现第二嵌入式处理器对FPGA芯片的管理功能。

进一步的，如图5所示，本实施例提供的硬盘管理系统中电源101，包括：变换器1011，充电及电源管理模块1012和电池1013。其中，电池分别与变换器和充电及电源管理模块相连；变换器包括：交流/直流变换器和直流/直流变换器。

本发明具有如下有益效果：通过将待管理的硬盘均连接至硬盘控制模组，并在SATA总线交换控制模组接收到桥接指令时，建立主控模组至目标硬盘的访问通路，使用户可以通过该访问通路读取目标硬盘中的数据、拷贝目标硬盘中的数据、或向目标硬盘拷贝数据等，从而实现硬盘的管理。本发明实施例提供的技术方案解决了现有技术中由于每个硬盘是独立存在的，不便于用户对多个硬盘中的海量数据资源进行管理的问题。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种硬盘管理系统，其特征在于，包括：

电源，硬盘控制模组，SATA总线交换控制模组和主控模组；

所述硬盘控制模组的个数为一个或多个，每个硬盘控制模组能够连接5个硬盘；

所有硬盘控制模组均与所述SATA总线交换控制模组相连，所述主控模组与所述SATA总线交换控制模组或所述硬盘控制模组相连，所述电源分别为所述硬盘控制模组、所述SATA总线交换控制模组和所述主控模组供电；

所述主控模组，用于接收用户输入的硬盘指令，向所述SATA总线交换控制模组发送所述硬盘指令；

所述SATA总线交换控制模组，用于接收所述主控模组发送的硬盘指令，并对所述硬盘指令进行分析，当所述硬盘指令为桥接指令时，确定待桥接的目标硬盘后，设置其内部的寄存器，建立所述主控模组至所述目标硬盘的访问通路；

所述硬盘控制模组包括：多硬盘控制芯片、第一嵌入式处理单元和第一传感器；

所述第一嵌入式处理单元分别与所述主控模组和所述SATA总线交换控制模组相连；所述第一嵌入式处理单元分别与所述多硬盘控制芯片和所述第一传感器相连，所述第一传感器包括震动传感器、温度传感器和湿度传感器中的一种或多种；所述多硬盘控制芯片的个数为一个或多个；所述多硬盘控制芯片，能够连接5块SATA接口的硬盘；

所述第一嵌入式处理单元，用于接收所述主控模组发送的硬盘指令，并将所述硬盘指令发送至所述SATA总线交换控制模组；

所述第一嵌入式处理单元，还用于如果预设时间内未接收到指令，控制所述多硬盘控制芯片断电，并开启休眠状态。

2.根据权利要求1所述的硬盘管理系统，其特征在于，还包括：临时文件交换区；

所述临时文件交换区分别与所述SATA总线交换控制模组和所述主控模组相连；

所述SATA总线交换控制模组，还用于当所述硬盘指令为硬盘自检指令时，分别获取与所述硬盘控制模组相连的所有硬盘的自动检测分析及报告技术SMART数据，并将所述SMART数据存储至所述临时文件交换区；

所述主控模组，还用于从所述临时文件交换区读取所述SMART数据，并对所述SMART数据进行分析，得到检测结果。

3.根据权利要求1所述的硬盘管理系统，其特征在于，

所述SATA总线交换控制模组，还用于当所述硬盘指令为硬盘自检指令时，设置其内部的寄存器，依次建立主控模组与所述硬盘控制模组相连的多个硬盘的访问通路；

所述主控模组，还用于依次通过该访问通路获取多个硬盘的自动检测分析及报告技术SMART数据，并对所述SMART数据进行分析，得到检测结果。

4.根据权利要求1所述的硬盘管理系统，其特征在于，

所述SATA总线交换控制模组，还用于当所述硬盘指令为全盘拷贝指令时，确定所述全盘拷贝指令对应的源硬盘和目标硬盘，设置其内部寄存器，将源硬盘内存储的数据拷贝至目标硬盘；

所述主控模组，还用于获取所述源硬盘的总扇区数和拷贝完成的扇区数。

5.根据权利要求1所述的硬盘管理系统，其特征在于，

所述第一嵌入式处理单元，还用于接收到所述主控模组发送的硬盘指令时，关闭休眠状态，并控制对应的多硬盘控制芯片上电。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的硬盘管理系统，其特征在于，所述SATA总线交换控制模组，包括：

多路器、FPGA芯片和第二嵌入式处理单元；

所述多路器与所述FPGA芯片相连，所述第二嵌入式处理单元与所述FPGA芯片相连；

所述第二嵌入式处理单元与所述硬盘控制模组相连，或所述第二嵌入式处理单元分别与所述主控模组和所述硬盘控制模组相连；

所述第二嵌入式处理单元，用于接收所述主控模组或所述硬盘控制模组发送的硬盘指令，并控制所述FPGA芯片执行所述硬盘指令相应的操作；

所述第二嵌入式处理单元，还用于如果预设时间内未接收到指令，控制所述FPGA芯片断电，并开启休眠状态。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的硬盘管理系统，其特征在于，所述电源，包括：

变换器，充电及电源管理模块和电池；

所述电池分别与所述变换器和所述充电及电源管理模块相连；

所述变换器包括：交流/直流变换器和直流/直流变换器。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的硬盘管理系统，其特征在于，所述主控模组，包括：

嵌入式工控机、嵌入式多媒体交互设备和远程控制终端中的一种或多种。