CN109471758A - 存储数据掉电保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种存储数据掉电保护方法及系统。所述方法包括:发生电源掉电时,主板通过中断信号通知CPU上运行的操作系统;所述CPU上运行的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式;所述操作系统重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中;在供电恢复之后,所述操作系统检查所述闪存中是否存储有所述用户数据,并且当所述闪存中存储有所述用户数据时,将所述用户数据恢复至所述系统内存。本发明提供的存储数据掉电保护方法及系统能够在系统掉电的情况下保证的数据的安全性及一致性。
Description
技术领域
本发明涉及存储管理技术领域,特别是涉及一种存储数据掉电保护方法及系统。
背景技术
由于现阶段采用的存储装置仍然有相当一部分是易失性存储装置,在系统掉电的情况下,其中存储的数据将会不可逆转的丢失。因此,目前来说,存储装置的掉电保护管理显得十分重要。尤其在当今,用户对自身的数据的安全性有较高的一致性和安全性要求,掉电保护管理更为不可或缺。
针对前述的存储系统的掉电造成的数据丢失的情况,现有技术所采用的解决方案大致上有:UPS供电以及大容量电池供电。其中,UPS供电是指在系统掉电时,立即采用UPS设备给整个系统进行供电。采用此种方案,当系统供电的交流电出现掉电时,采用UPS给整个系统进行供电。采用此种方案的弊端在于,UPS设备本身体积庞大,而且价格昂贵。
大容量电池供电的方案则是在出现系统掉电时,采用大容量电池给系统中的控制器进行供电。此种方案的弊端在于,给整个控制器供电,放电电流大,不安全。另外,采用的大容量电池本身也具有一定的体积,而且价格并不便宜。
综上,需要一种在系统掉电情况下能够保证用户数据的一致性和安全性的技术方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种存储数据掉电保护方法及系统,使用户数据在掉电情况下仍然能够完整保持,从而保证的数据的安全性及一致性。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种存储数据掉电保护方法,该方法包括:发生电源掉电时,主板通过中断信号通知CPU上运行的操作系统;所述CPU上运行的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式,其中,在所述自刷新模式下,所述系统内存中的数据在掉电状态下仍然能够保持;重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中;在供电恢复之后,所述操作系统检查所述闪存中是否存储有所述用户数据,并且当所述闪存中存储有所述用户数据时,将所述用户数据恢复至所述系统内存。
进一步的,所述存储数据掉电保护方法还包括:在所述CPU上的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,主板不再对非必要的器件进行供电。
进一步的,所述存储数据掉电保护方法还包括:在所述操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,背板利用电池对必要器件进行供电。
进一步的,重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中,包括:主板重新启动时,进入掉电最小系统,关闭非必要器件电源;在bootloader内,控制所述系统内存退出所述自刷新模式;所述操作系统重新启动之后,将所述系统内存内的用户数据保存至所述闪存中。
进一步的,所述中断信号包括:LPC中断信号。
进一步的,所述系统内存包括:DDR系统内存。
此外,本发明还提供一种存储数据掉电保护系统,包括:电源、电池、闪存、背板及主板,所述主板上有控制器,所述控制器包括系统内存及CPU,所述CPU上运行有操作系统,所述主板用于发生电源掉电时,通过中断信号通知CPU上运行的操作系统;所述操作系统用于通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式,其中,在所述自刷新模式下,所述系统内存中的数据在掉电状态下仍然能够保持;重新启动之后,将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中;在供电恢复之后,检查所述闪存中是否存储有所述用户数据,并且当所述闪存中存储有所述用户数据时,将所述用户数据恢复至所述系统内存。
进一步的,主板用于:在所述CPU上的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,所述操作系统重新启动之前,不再对非必要的器件进行供电。
进一步的,背板用于:在所述操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,利用电池对必要器件进行供电。
进一步的,重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中,包括:主板重新启动时,进入掉电最小系统,关闭非必要器件电源;在bootloader内,控制所述系统内存退出所述自刷新模式;所述操作系统重新启动之后,将所述系统内存内的用户数据保存至所述闪存中。
采用这样的设计后,本发明至少具有以下优点:
在出现系统掉电的情况下,完整的保护用户数据的安全性及一致性,实现了对用户数据的可靠的掉电保护。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明存储数据掉电保护方法的流程示意图。
图2是本发明存储数据掉电保护方法的流程示意图。
图3是本发明存储数据掉电保护系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
图1是本发明存储数据掉电保护方法的流程示意图。参见图1,存储数据掉电保护方法包括:
S1,发生电源掉电时,主板通过中断信号通知CPU上运行的操作系统。
在本发明的存储数据掉电保护方法中,采用中断-中断处理程序的反馈机制来向CPU通知系统掉电故障的发生。采用这一反馈机制进行掉电故障通知的优势在于,可以通过编制固定的中断处理程序来就掉电故障进行处理,从而保证掉电故障处理的及时,稳定。
在本发明的一种实施方式中,运行基于CPU的存储数据掉电保护方法的系统优选采用飞腾CPU。
在本发明技术方案中,由于飞腾CPU的GPIO没有中断功能,因此在系统设计过程中,通过CPLD电路模块模拟了LPC中断,实现上述的中断通知功能。
S2,所述CPU上运行的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式。
中断故障发生之后,也就是CPU有接收到模拟的LPC中断信号之后,启动相应的中断处理程序进行故障处理。在启动的中断处理程序执行过程中,CPU首先将缓存中的用户数据转存至系统内存。典型的,该系统内存是DDR系统内存。并且,上述的转存操作的执行对象是缓存中的全部用户数据的整体,而不应该是用户数据的片段。由于转存操作的执行对象是全部用户数据而不是用户数据的片段,因此本发明的基于飞腾CPU的存储数据掉电保护方法能够保证用户数据的一致性。
在执行上述的转存操作之后,将系统内存设置为自刷新模式。在自刷新模式下,系统内存中保存的数据即便在掉电的情况下也不会丢失,因而能够保证转存至系统内存中用户数据的安全性。
S3,重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中。
重新启动之后,系统被引导至掉电最小系统,因而采用本发明提供的存储数据掉电保护方法能够使得电池放电电流更小,电池模块的温度更低,整个系统更为安全。换言之,本发明提供的存储数据掉电保护方法能够解决现有的掉电保护方案中,供电设备,也就是UPS,或者大容量电池体积过大,价格昂贵的问题。
S4,在供电恢复之后,所述操作系统检查所述闪存中是否存储有所述用户数据,并且当所述闪存中存储有所述用户数据时,将所述用户数据恢复至所述系统内存。
掉电故障被排除之后,操作系统检查闪存中是否存储有用户数据。经过上述检查,如果发现闪存中存储有用户数据,则将闪存中存储的用户数据恢复至DDR系统内存。
图2是本发明存储数据掉电保护方法的流程图。参见图2,基于CPU的存储数据掉电保护方法包括:
S11,发生电源掉电时,主板通过中断信号通知CPU上运行的操作系统。
S12,所述CPU上运行的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式。
需要说明的是,在自刷新模式下,即便系统出现了掉电故障,系统内存中存储的数据也能够被保持。
S13,主板不再对非必要的器件进行供电。
在本发明的基于CPU的存储数据掉电保护方法中,主板通过其上的线路逻辑,能够控制对主板上的各个元件的供电方式及供电策略。
当通过中断处理程序将缓存中的用户数据转存至系统内存,并且设置系统内存进入自刷新模式之后,主板通过其上的线路逻辑,设置不再对主板上的部分器件进行供电。典型的,这些不再需要供电的器件包括:网卡,光纤接口卡,SAS存储子系统等。但是,对系统的安全运行至关重要的器件的供电,不应该被停止。
S14,背板利用电池对必要器件进行供电。
除了停止对主板上部分器件的供电,对主板上的,对系统运行有至关重要作用的器件,例如:CPU、DDR系统内存、闪存等,不再采用独立的电源模块进行供电,而改用电池进行供电。
S15,主板重新启动时,进入掉电最小系统,关闭非必要器件电源。
如前文所述,在掉电最小系统中,仅系统中的关键器件被供电。在掉电最小系统中,这些关键器件包括:CPU、DDR系统内存以及闪存。
S16,在bootloader内,控制所述系统内存退出所述自刷新模式。
bootloader是系统提供的一种系统引导程序。通过这种系统引导程序的运行,能够完成硬件设备初始化,以及内存映射的分配。
在本发明的bootloader引导程序的运行过程中,能够完成自刷新模式的退出。当退出该自刷新模式之后,系统内存中存储的数据才可以被访问。
S17,所述操作系统重新启动之后,将所述系统内存内的用户数据保存至所述闪存中。
主板上运行的操作系统重新启动之后,系统内存中的用户数据将被保存至闪存中。
S18,在供电恢复之后,所述操作系统检查所述闪存中是否存储有所述用户数据,并且当所述闪存中存储有所述用户数据时,将所述用户数据恢复至所述系统内存。
图3是本发明存储数据掉电保护系统的结构图。参见图3,基于CPU的存储数据掉电保护系统包括:第一电源模块21、第二电源模块22、电池模块23、闪存24、背板25、第一控制器26,以及第二控制器27。第一控制器26包括内存261及CPU 262;第二控制器27包括内存271及CPU 272。第一控制器26及第二控制器27均包含在主板内。
第一电源模块21及第二电源模块22是两个独立的电源模块,用于分别独立的提供外接电源。它们分别连接至背板25。
电池模块23独立于上述第一电源模块21及第二电源模块22,用于通过其连接的电池模组向背板25及主板上的各个器件提供电源。上述电池模块23也被连接至所述背板25。
闪存24是一种非易失性存储装置。其中存储的数据在掉电之后仍然能够保持,不会因为掉电而丢失。在图3提供的实施方式中,闪存24被连接至第一控制器26中的CPU 262。CPU 262可以通过与闪存24之间的连接,将系统内存261中的数据转存至上述闪存24,或者将存储在上述闪存24中的数据读出。
相类似的,闪存24同样被连接至第二控制器27中的CPU 272。通过与第二控制器27中CPU 272之间的物理连接,CPU 272可以从将系统内存271中的数据写入至上述闪存24,也可以将存储在上述闪存24中的数据读出。
以第一控制器26的掉电保护过程为例,在系统中出现掉电故障之后,主板首先通过中断信号通知CPU 262上运行的操作系统。操作系统在收到上述中断信号之后,通过运行中断处理程序,将缓存中的用户数据转存至系统内存261中,并使所述系统内存261进入自刷新模式。其中,在自刷新模式下,系统内存261中的数据不会因为掉电而遗失。
之后,主板不再对非必要的器件进行供电;背板利用电池对必要器件进行供电。其中,必要器件包括:CPU、DDR系统内存,以及闪存。
主板重新启动时,进入掉电最小系统,关闭非必要器件电源。在bootloader内,控制所述系统内存退出所述自刷新模式。所述操作系统重新启动之后,将所述系统内存内的用户数据保存至所述闪存中。由于闪存是非易失性存储装置,被恢复至闪存的用户数据的保存与否不会受到掉电故障的影响。
最后,待供电恢复之后,操作系统会检查闪存中是否存储有被恢复的用户数据。如果发现闪存中确实保存有被恢复的用户数据,则将闪存中的用户数据恢复至DDR系统内存。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种存储数据掉电保护方法,其特征在于,包括:
发生电源掉电时,主板通过中断信号通知CPU上运行的操作系统;
所述CPU上运行的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式,其中,在所述自刷新模式下,所述系统内存中的数据在掉电状态下仍然能够保持;
重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中;
在供电恢复之后,所述操作系统检查所述闪存中是否存储有所述用户数据,并且当所述闪存中存储有所述用户数据时,将所述用户数据恢复至所述系统内存。
2.根据权利要求1所述的存储数据掉电保护方法,其特征在于,还包括:
在所述CPU上的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,主板不再对非必要的器件进行供电。
3.根据权利要求1所述的存储数据掉电保护方法,其特征在于,还包括:
在所述操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,背板利用电池对必要器件进行供电。
4.根据权利要求1所述的存储数据掉电保护方法,其特征在于,重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中,包括:
主板重新启动时,进入掉电最小系统,关闭非必要器件电源;
在bootloader内,控制所述系统内存退出所述自刷新模式;
所述操作系统重新启动之后,将所述系统内存内的用户数据恢复至所述闪存中。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的存储数据掉电保护方法,其特征在于,所述中断信号包括:LPC中断信号,且所述LPC中断信号为通过CPLD模拟的LPC中断信号。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的存储数据掉电保护方法,其特征在于,所述系统内存包括:DDR系统内存。
7.一种存储数据掉电保护系统,包括:电源、电池、闪存、背板及主板,所述主板上有控制器,所述控制器包括系统内存及CPU,所述CPU上运行有操作系统,其特征在于:
所述主板用于发生电源掉电时,通过中断信号通知CPU上运行的操作系统;
所述操作系统用于通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式,其中,在所述自刷新模式下,所述系统内存中的数据在掉电状态下仍然能够保持;重新启动之后,将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中;在供电恢复之后,检查所述闪存中是否存储有所述用户数据,并且当所述闪存中存储有所述用户数据时,将所述用户数据恢复至所述系统内存。
8.根据权利要求7所述的存储数据掉电保护系统,其特征在于,所述主板还用于:
在所述CPU上的操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,不再对非必要的器件进行供电。
9.根据权利要求7所述的存储数据掉电保护系统,其特征在于,所述背板用于:
在所述操作系统通过中断处理程序将CPU缓存中的用户数据转存至系统内存中,并使所述系统内存进入自刷新模式之后,利用电池对必要器件进行供电。
10.根据权利要求7所述的存储数据掉电保护系统,其特征在于,重新启动之后,所述操作系统将转存至所述系统内存的用户数据保存至闪存中,包括:
主板重新启动时,进入掉电最小系统,关闭非必要器件电源;
在bootloader内,控制所述系统内存退出所述自刷新模式;
所述操作系统重新启动之后,将所述系统内存内的用户数据保存至所述闪存中。
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