CN104464802A - 存储装置和数据保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种存储装置及其数据保护方法。所述存储装置，包括：非易失性的第一存储单元；易失性的第二存储单元；状态检测单元，用于检测所述存储装置的状态，以生成预判信号；以及存储控制单元，用于控制所述第一存储单元和所述第二存储单元，其中，当所述存储控制单元接收所述预判信号时，控制将所述第二存储单元中存储的数据转移到所述第一存储单元，并且停用所述第二存储单元。

Description

存储装置和数据保护方法

技术领域

本发明涉及存储装置的领域，更具体地，本发明涉及一种存储装置及其数据保护方法。

背景技术

目前，基于闪存的固态硬盘（SSD）日益流行。SSD硬盘相比于传统硬盘具有更快的访问速度。然而，由于SSD硬盘具有相对高的制造成本，因此需要不损失SSD硬度的速度优势的前提下，尽量提升SSD硬盘的使用寿命。一种提升SSD硬盘使用寿命的方案是在SSD硬盘上外挂SDRAM（同步动态随机存取存储器）来提高整个系统的每秒进行读写（I/O）操作的次数（IOPS）和吞吐量。同时，将热点数据存放在SDRAM中，以便尽可能的提高SDRAM的命中率。SDRAM容量越大，命中率也就会越高。但是，由于SDRAM的易失性特性，如果发生异常断电，会发生数据丢失；在严重的情况下，则系统不能自举。

目前，在服务器领域，针对外挂SDRAM的闪存装置的断电问题，通常采用以下两种解决方案。一种方案是相应地在闪存装置上嵌入一个超级电容或者独立的电池供电，以便保证系统异常断电后，SDRAM中的数据有机会写回到闪存芯片中。另一种方案是服务器本身支持UPS供电。在个人消费电子领域，一些闪存控制器厂商由于异常断电情况有可能发生，尽可能的减少SDRAM的使用来保证系统稳定性。如地址映射表尽可能的做小，一些重要数据的频繁换入换出。然而，针对服务器领域的解决方案由于其成本和空间限制，很难应用于个人消费电子领域。另外，减少对SDRAM使用的做法，将导致存储性能不会太高，同时对闪存的读写次数会加大，使得其寿命会减少。鉴于此，希望提供一种存储装置及其数据保护方法，其能够在不降低其存储性能的前提下，提供有效的断电保护机制，从而保障存储装置的数据安全。

发明内容

根据本发明实施例，提供了一种存储装置，包括：非易失性的第一存储单元；易失性的第二存储单元；状态检测单元，用于检测所述存储装置的状态，以生成预判信号；以及存储控制单元，用于控制所述第一存储单元和所述第二存储单元，其中，当所述存储控制单元接收所述预判信号时，控制将所述第二存储单元中存储的数据转移到所述第一存储单元，并且停用所述第二存储单元。

此外，根据本发明实施例的存储装置，其中所述第二存储单元用于存储元数据和热点数据。

此外，根据本发明实施例的存储装置，其中所述状态检测单元还用于基于检测到的所述存储装置的状态，生成预判解除信号，当所述存储控制单元接收所述预判解除信号时，解除停用所述第二存储单元。

此外，根据本发明实施例的存储装置，其中所述状态检测单元是震动传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的震动状态满足第一预定条件时，生成所述预判信号，当所述震动状态满足第二预定条件时，生成所述预判解除信号。

此外，根据本发明实施例的所述的存储装置，其中所述状态检测单元是加速度传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的加速度满足第三预定条件时，生成所述预判信号，当所述加速度满足第四预定条件时，生成所述预判解除信号。

此外，根据本发明实施例的存储装置，其中所述存储控制单元还用于在解除停用所述第二存储单元之后，将所述元数据和热点数据从所述第一存储单元转移到所述第二存储单元。

根据本发明另一实施例，提供了一种基于状态检测的数据保护方法，应用于存储装置，所述存储装置包括非易失性的第一存储单元、易失性的第二存储单元、用于检测所述存储装置的状态的状态检测单元、以及用于控制所述第一存储单元和所述第二存储单元的存储控制单元，所述数据保护方法包括：状态检测单元检测所述存储装置的状态，生成并且发送相应的状态信号到所述存储控制单元；所述存储控制单元判断相应的状态信号是否是预判信号；以及如果所述相应的状态信号是预判信号，则所述存储控制单元控制将所述第二存储单元中存储的数据转移到所述第一存储单元，并且停用所述第二存储单元。

此外，根据本发明另一实施例的数据保护方法，其中所述第二存储单元用于存储元数据和热点数据。

此外，根据本发明另一实施例的数据保护方法，还包括：在停用所述第二存储单元之后，如果所述相应的状态信号是预判解除信号，则所述存储控制单元解除停用所述第二存储单元。

此外，根据本发明另一实施例的数据保护方法，其中所述状态检测单元是震动传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的震动状态满足第一预定条件时，生成所述预判信号，当所述震动状态满足第二预定条件时，生成所述预判解除信号。

此外，根据本发明另一实施例的数据保护方法，其中所述状态检测单元是加速度传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的加速度满足第三预定条件时，生成所述预判信号，当所述加速度满足第四预定条件时，生成所述预判解除信号。

此外，根据本发明另一实施例的数据保护方法，还包括：在解除停用所述第二存储单元之后，将所述元数据和热点数据从所述第一存储单元转移到所述第二存储单元。

根据本发明实施例的存储装置及其数据保护方法，其能够在不降低其存储性能的前提下，提供有效的断电保护机制，从而保障存储装置的数据安全。

要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

图1是图示根据本发明实施例的存储装置的功能性结构框图；

图2是图示根据本发明第一实施例的数据保护方法的流程图；

图3是图示根据本发明第二实施例的数据保护方法的流程图；以及

图4A和4B是图示根据本发明实施例的实际配置示例的示意图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

首先，将参照图1描述根据本发明实施例的存储装置。跟据本发明实施例的存储装置例如可以是以非易失性存储单元（诸如SSD或闪存）为主存储单元，并且配置有读取速度更快的易失性存储单元（诸如SDRAM）作为元数据和热点数据的缓存区。跟据本发明实施例的存储装置例如可以用于智能手机、个人数字助理、平板电脑等的电子设备。

图1是图示根据本发明实施例的存储装置的功能性结构框图。如图1所示，根据本发明实施例的存储装置1包括第一存储单元10、第二存储单元20、状态检测单元30和存储控制单元40。

具体地，所述第一存储单元10是非易失性的。所述第二存储单元20是易失性的。在本发明的一个优选实施例中，所述第一存储单元10是基于闪存的SSD单元，而所述第二存储单元20是SDRAM单元。通常地，所述第一存储单元10的存储容量大于所述第二存储单元20的存储容量，而所述第二存储单元20的读写速度比所述第一存储单元10读写速度更快。所述第二存储单元20用于存储元数据和热点数据，以便提高整个系统每秒进行读写（I/O）操作的次数（IOPS）和吞吐量。可以尽可能地提高SDRAM的命中率，并且其容量越大，命中率也就会越高。同时，还可以尽可能地合并一些数据以减少读写的次数。

由于所述第二存储单元20的易失性特性，为了避免在发生异常断电时的数据丢失，以及严重情况下系统不能自举的风险，根据本发明实施例的存储装置1进一步配置有状态检测单元30和存储控制单元40。所述状态检测单元30用于检测所述存储装置1的状态，以生成预判信号。在本发明的优选实施例中，所述预判信号用于指示可能出现的异常断电情况。例如，所述状态检测单元30可以是震动传感器，当所述状态检测单元30检测到的存储装置1的震动状态满足第一预定条件（即，存储装置1使用中出现的震动可能导致存储装置1的供电单元断电）时，生成所述预判信号。此外，所述状态检测单元30可以是加速度传感器，当所述状态检测单元30检测到的存储装置1的加速度满足第三预定条件（即，存储装置1下落导致的加速度指示可能导致存储装置1的供电单元断电）时，生成所述预判信号。

所述存储控制单元40用于控制所述第一存储单元10和所述第二存储单元20。当所述存储控制单元40接收所述预判信号时，控制将所述第二存储单元20中存储的数据转移到所述第一存储单元10，并且停用所述第二存储单元20。也就是说，当所述存储控制单元40接收指示可能出现的异常断电情况的所述预判信号时，所述存储控制单元40将所述第二存储单元20中存储的元数据和热点数据转移到所述第一存储单元10，并且控制停用所述第二存储单元20，从而在随后的读写操作中仅对于非易失性的所述第一存储单元10进行读写。

进一步地，所述状态检测单元30还可以生成预判解除信号。也就是说，在基于可能出现的断电生成所述预判信号之后，如果进一步检测到异常断电的可能性解除时，则所述状态检测单元30相应地生成所述预判解除信号。在本发明的优选实施例中，在所述状态检测单元30是震动传感器的情况下，当所述状态检测单元30检测到震动减小到不会导致异常断电出现的第二预定条件时，则生成所述预判解除信号。此外，在所述状态检测单元30是加速度传感器的情况下，当所述状态检测单元30向下的加速度减小甚至为零时，即所述存储装置1的下落状态结束，则所述状态检测单元30相应地生成所述预判解除信号。此外，所述状态检测单元30还可以设置为检测所述存储装置1的电子设备的供电单元是否正常运转的传感器。例如，所述状态检测单元30检测电子设备（诸如手机）的后盖是否闭合，如果电子设备（诸如手机）后盖开启，则指示电池单元可能接下来被移除，则所述状态检测单元30生成所述预判信号。此外，当所述状态检测单元30检测电子设备（诸如手机）的后盖重新闭合时，则相应地生成所述预判解除信号。

所述存储控制单元40在接收所述预判解除信号时，解除停用所述第二存储单元20。进一步，所述存储控制单元40在解除停用所述第二存储单元20之后，将所述元数据和热点数据从所述第一存储单元10转移到所述第二存储单元20。此时，所述存储装置1又恢复为配置所述第一存储单元10和所述第二存储单元20共同工作的最佳性能状态。

以上，参照图1描述了根据本发明实施例的存储装置。以下，将参照图2和图3进一步描述根据本发明实施例的基于状态检测的数据保护方法。

图2是图示根据本发明第一实施例的数据保护方法的流程图。如图2所示，根据本发明第一实施例的数据保护方法包括以下步骤。

在步骤S201中，所述状态检测单元30检测所述存储装置1的状态。如上参照图1所述，作为诸如震动传感器或加速度传感器的所述状态检测单元30可以根据其感测结果，检测所述存储装置1是否处于可能出现异常断电的状态。此后，处理进到步骤S202。

在步骤S202中，所述状态检测单元30并且发送相应的状态信号到所述存储控制单元40。如上参照图1所述，当所述状态检测单元30检测到的存储装置1的震动状态指示存储装置1使用中出现的震动可能导致存储装置1的供电单元断电时，生成所述预判信号。此外，所述状态检测单元30检测到的存储装置1的加速度指示可能导致存储装置1的供电单元断电时，生成所述预判信号。此后，处理进到步骤S203。

在步骤S203中，所述存储控制单元40判断接收到的来自所述状态检测单元30的状态信号是否是指示可能出现异常断电的所述预判信号。

如果在步骤S203中获得否定结果，即所述状态检测单元30的状态信号并不是所述预判信号，则处理返回步骤S201，以便所述状态检测单元30继续监控所述存储装置1的状态。

相反地，如果在步骤S203中获得肯定，即所述状态检测单元30的状态信号是所述预判信号，则处理进到步骤S204。

在步骤S204中，所述存储控制单元40将所述第二存储单元20中存储的元数据和热点数据转移到所述第一存储单元10，并且控制停用所述第二存储单元20。

如此，在根据本发明第一实施例的数据保护方法中，根据所述状态检测单元30检测到的所述预判信号，可以预先在异常断电状态之前停用易失性的所述第二存储单元20，并且将所述第二存储单元20中存储的热点数据和元数据转移到非易失性的所述第一存储单元10。从而，即使随后出现异常断电，也不会导致数据的丢失和系统无法自举的情况。

图3是图示根据本发明第二实施例的数据保护方法的流程图。图3中图示的步骤S301到S304分别与图2种图示的步骤S201到S204相同，在此将省略其重复描述。

在图3的步骤S304之后，由于所述状态检测单元30检测到的所述预判信号，使得所述第二存储单元20处于停用状态，并且热点数据和元数据已经转移到所述第一存储单元10。

此后，处理进到步骤S305。在步骤S305中，进一步判断此时所述状态检测单元30的状态信号是否是指示异常断电的可能性解除的所述预判信号。如上参照图1所述，在所述状态检测单元30是震动传感器的情况下，当所述状态检测单元30检测到震动减小到不会导致异常断电出现的第二预定条件时，则生成所述预判解除信号。此外，在所述状态检测单元30是加速度传感器的情况下，当所述状态检测单元30向下的加速度减小甚至为零时，即所述存储装置1的下落状态结束，则所述状态检测单元30相应地生成所述预判解除信号。

如果在步骤S305中获得否定结果，即还未接收到所述预判解除信号，则处理返回步骤S304中，所述存储装置1继续保持处于停用所述第二存储单元20的状态。

相反地，如果在步骤S305中获得肯定结果，即接收到指示异常断电的可能性解除的所述预判信号，则处理进到步骤S306。

在步骤S306中，所述存储控制单元40解除停用所述第二存储单元20。此后，处理进到步骤S307。

在步骤S307中，所述存储控制单元40在解除停用所述第二存储单元20之后，将所述元数据和热点数据从所述第一存储单元10转移到所述第二存储单元20。此时，所述存储装置1又恢复为配置所述第一存储单元10和所述第二存储单元20共同工作的最佳性能状态。

如此，在根据本发明第二实施例的数据保护方法中，根据所述状态检测单元30检测到的所述预判信号，可以预先在异常断电状态之前停用易失性的所述第二存储单元20，并且将所述第二存储单元20中存储的热点数据和元数据转移到非易失性的所述第一存储单元10。从而，即使随后出现异常断电，也不会导致数据的丢失和系统无法自举的情况。此外，根据本发明第二实施例的数据保护方法进一步监控异常断电解除状态，并且在异常断电可能性解除时，又重新启用所述第二存储单元20，从而使得所述存储装置1能够根据使用条件保持最佳性能状态。

以上，参照图1到图3描述了根据本发明实施例的存储装置及其数据保护方法。以下，将参照图4A和4B进一步描述根据本发明实施例的存储装置的一个实例配置。

图4A和4B是图示根据本发明实施例的实际配置示例的示意图。如图4A和4B所示，其中由多个闪存单元构成的存储单元600对应于图1中图示的非易失性的所述第一存储单元10，并且外部内存模块500对应于图1中图示的易失性的所述第二存储单元20。存储控制器400则对应于图1中图示所述状态检测单元30和存储控制单元40。

在图4A所示的情况下，存储装置1处于正常运行状态，其中算法逻辑单元401带有用于作为SDRAM的外部内存模块500的管理算法。算法中的指针和映射表的元数据都在外部内存模块500中。同时，热点数据也存放在外部内存模块500中。算法逻辑单元401直接控制对于外部内存模块500的读写。此外，存储控制器400通过闪存接口402执行对于外部内存模块500中不存在的其他数据的读写。也就是说，图4A所示的状态是存储装置1的最佳性能状态。

在图4B所示的情况下，存储控制器400检测到用于产生上述预判信号的触发信号。从而存储控制器400立即控制将外部内存模块500中的元数据和热点数据保存到存储单元600中的相应闪存芯片中。同时算法逻辑单元401调整管理算法，使得停用外部内存模块500。此后，如果接收到产生上述预判解除信号的触发信号，则存储控制器400还可以解除停用外部内存模块500，以便恢复存储装置1的最佳性能状态。

以上，参照图1到图4B描述了根据本发明实施例的存储装置及其数据保护方法，其能够在不降低其存储性能的前提下，提供有效的断电保护机制，从而保障存储装置的数据安全。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。

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借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，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 (12)

1.一种存储装置，包括：

非易失性的第一存储单元；

易失性的第二存储单元；

状态检测单元，用于检测所述存储装置的状态，以生成预判信号；以及

存储控制单元，用于控制所述第一存储单元和所述第二存储单元，

其中，当所述存储控制单元接收所述预判信号时，控制将所述第二存储单元中存储的数据转移到所述第一存储单元，并且停用所述第二存储单元。

2.如权利要求1所述的存储装置，其中所述第二存储单元用于存储元数据和热点数据。

3.如权利要求1或2所述的存储装置，其中所述状态检测单元还用于基于检测到的所述存储装置的状态，生成预判解除信号，

当所述存储控制单元接收所述预判解除信号时，解除停用所述第二存储单元。

4.如权利要求3所述的存储装置，其中所述状态检测单元是震动传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的震动状态满足第一预定条件时，生成所述预判信号，当所述震动状态满足第二预定条件时，生成所述预判解除信号。

5.如权利要求3的所述的存储装置，其中所述状态检测单元是加速度传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的加速度满足第三预定条件时，生成所述预判信号，当所述加速度满足第四预定条件时，生成所述预判解除信号。

6.如权利要求3所述的存储装置，其中所述存储控制单元还用于在解除停用所述第二存储单元之后，将所述元数据和热点数据从所述第一存储单元转移到所述第二存储单元。

7.一种基于状态检测的数据保护方法，应用于存储装置，所述存储装置包括非易失性的第一存储单元、易失性的第二存储单元、用于检测所述存储装置的状态的状态检测单元、以及用于控制所述第一存储单元和所述第二存储单元的存储控制单元，所述数据保护方法包括：

状态检测单元检测所述存储装置的状态，生成并且发送相应的状态信号到所述存储控制单元；

所述存储控制单元判断相应的状态信号是否是预判信号；以及

如果所述相应的状态信号是预判信号，则所述存储控制单元控制将所述第二存储单元中存储的数据转移到所述第一存储单元，并且停用所述第二存储单元。

8.如权利要求7所述的数据保护方法，其中所述第二存储单元用于存储元数据和热点数据。

9.如权利要求7或8所述的数据保护方法，还包括：

在停用所述第二存储单元之后，如果所述相应的状态信号是预判解除信号，则所述存储控制单元解除停用所述第二存储单元。

10.如权利要求9所述的数据保护方法，其中所述状态检测单元是震动传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的震动状态满足第一预定条件时，生成所述预判信号，当所述震动状态满足第二预定条件时，生成所述预判解除信号。

11.如权利要求9的所述的数据保护方法，其中所述状态检测单元是加速度传感器，当所述状态检测单元检测到的存储装置的加速度满足第三预定条件时，生成所述预判信号，当所述加速度满足第四预定条件时，生成所述预判解除信号。

12.如权利要求9的所述的数据保护方法，还包括：

在解除停用所述第二存储单元之后，将所述元数据和热点数据从所述第一存储单元转移到所述第二存储单元。