CN111192607B - 一种存储系统掉电保护方法、装置及相关组件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种存储系统掉电保护方法，应用于装配有非易失DIMM的CPU，包括：通过非易失DIMM构造掉电保护区；获取BBU的动态保护能力；根据目标数据和动态保护能力确定待保护DRAM；当存储系统掉电，通过BBU为存储系统供电，并将待保护DRAM中的数据写入掉电保护区。当存储系统掉电时，本申请通过BBU为存储系统供电，将待保护DRAM中的数据存储到掉电保护区，既可以保证存储系统中的重要数据不丢失，同时在满足BBU的保护能力下尽可能多的保护存储系统中的其他数据不丢失，提高掉电保护的效率及可靠性，相较于现有技术成本低。本申请还公开了一种存储系统掉电保护装置及电子设备，具有以上有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及存储系统领域，特别涉及一种存储系统掉电保护方法、装置及相关组件。
背景技术
企业级的存储系统通常需要存储非常重要的数据，因此需要有极高的可靠性。当存储系统掉电时，存储系统必须要保证系统内存中的重要数据不丢失。常用的掉电保护方案包括以下两种，一是通过UPS(Uninterrupted Power Supply，不间断电源)作为备用电源向存储系统提供掉电保护，但是存储系统无法感知UPS的具体状态，例如是否存在UPS，UPS是否开始供电，UPS能提供多长时间的电源等，导致掉电保护的可靠性比较低；二是通过NVDIMM向存储系统提供掉电保护，在其DIMM(Dual Inline Memory Modules，双列直插式存储模块)条中设置相同容量的flash芯片和DRAM(Dynamic Random Access Memo，动态随机存取存储器)芯片以及一个大电容，当系统掉电后，NVDIMM(Non-Volatile Dual In-LineMemory Module，非易失性双列直插式内存模块)利用大电容存储的电量，将DRAM上的数据写入flash芯片中，由于集成了电容、flash芯片等硬件配置，NVDIMM价格昂贵，难以在存储系统中大量采用。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种存储系统掉电保护方法、装置及电子设备，当存储系统掉电时，本申请通过BBU为存储系统供电，将待保护DRAM中的数据存储到掉电保护区，既可以保证存储系统中的重要数据不丢失，同时在满足BBU的保护能力下尽可能多的保护存储系统中的其他数据不丢失，提高掉电保护的效率及可靠性，相较于现有技术成本低。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种存储系统掉电保护方法，应用于装配有非易失DIMM的CPU，该存储系统掉电保护方法包括：
通过所述非易失DIMM构造掉电保护区；
获取BBU的动态保护能力；
根据目标数据和所述动态保护能力确定待保护DRAM；
当存储系统掉电，通过所述BBU为所述存储系统供电，并将所述待保护DRAM中的数据写入所述掉电保护区。
优选的，所述非易失DIMM为DCPMM。
优选的，所述通过所述非易失DIMM构造掉电保护区之前，该存储系统掉电保护方法还包括：
配置所有所述DCPMM为交织模式。
优选的，所述通过所述非易失DIMM构造掉电保护区的过程具体为：
在所述DCPMM的app direct模式的region中构造掉电保护区。
优选的，所述获取BBU的动态保护能力之后，该存储系统掉电保护方法还包括：
根据所述动态保护能力确定所述待保护DRAM容量。
优选的，所述根据目标数据和所述动态保护能力确定待保护DRAM之后，该存储系统掉电保护方法还包括：
为所有所述待保护DRAM分配保护权标志；
相应的，所述将所述待保护DRAM中的数据写入所述掉电保护区的过程具体为：
遍历所述存储系统中的所有DRAM，获取带有所述保护权标志的DRAM；
将所述带有所述保护权标志的DRAM中的数据写入所述掉电保护区。
优选的，所述获取BBU的动态保护能力的过程具体为：
获取BBU的当前电量；
根据当前电量计算动态保护能力。
优选的，所述根据当前电量计算动态保护能力之前，该存储系统掉电保护方法还包括：
对当前电量进行校正操作。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种存储系统掉电保护装置，应用于装配有非易失DIMM的CPU，该存储系统掉电保护装置包括：
构造模块，用于通过所述非易失DIMM构造掉电保护区；
获取模块，用于获取BBU的动态保护能力；
分配模块，用于根据目标数据和所述动态保护能力确定待保护DRAM；
掉电保护模块，用于当存储系统掉电，通过所述BBU为所述存储系统供电，并将所述待保护DRAM中的数据写入所述掉电保护区。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述存储系统掉电保护方法的步骤。
本申请提供了一种存储系统掉电保护方法，考虑到非易失DIMM具有带宽大、读写速度快、大容量、长寿长及可字节访问等诸多优点，本申请通过非易失DIMM作为掉电保护存储介质，提高了存储系统掉电保护的可靠性，且相较于现有技术中的NVDIMM成本低。此外，本申请可以感知备用电源BBU的状态，根据BBU的动态保护能力来确定存储系统中的待保护DRAM，当存储系统掉电时，通过BBU为存储系统供电，以便将待保护DRAM中的数据存储到掉电保护区，既可以保证存储系统中的重要数据不丢失，同时在满足BBU的保护能力下尽可能多的保护存储系统中的其他数据不丢失，提高掉电保护的效率及可靠性。本申请还提供了一种存储系统掉电保护装置及电子设备具有和上述存储系统掉电保护方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请所提供的一种存储系统掉电保护方法的步骤流程图；
图2为本申请所提供的一种存储系统掉电保护装置的结构示意图；
图3为本申请所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种存储系统掉电保护方法、装置及电子设备，当存储系统掉电时，本申请通过BBU为存储系统供电，将待保护DRAM中的数据存储到掉电保护区，既可以保证存储系统中的重要数据不丢失，同时在满足BBU的保护能力下尽可能多的保护存储系统中的其他数据不丢失，提高掉电保护的效率及可靠性，相较于现有技术成本低。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参照图1，图1为本申请所提供的一种存储系统掉电保护方法的步骤流程图，应用于装配有非易失DIMM的CPU，该存储系统掉电保护方法包括：
S101：通过非易失DIMM构造掉电保护区；
具体的，在执行本步骤之前还可以包括选定一个CPU作为掉电保存CPU，将非易失DIMM装配到CPU上的操作，可以理解的是，Intel DCPMM(Intel DIMM插槽非易失内存，原名AEP)DIMM具有带宽大、读写速度快、大容量、长寿命及可字节访问等诸多优点，因此，本实施例具体可以选用Intel DCPMM DIMM存储器件作为掉电保护介质。首先将该CPU管理的DCPMM设置为app direct模式，配置DCPMM采用交织模式，以充分利用多个内存控制器的控制通道，加速数据写入过程。在app direct模式的region中建立一个足够大的区域作为掉电保护区，当存储系统掉电时，通过该掉电保护区存储重要数据。
S102：获取BBU(Backup Battery Unit，备份电池单元)的动态保护能力；
具体的，BBU作为本实施例中的备用电源，当存储系统掉电后，需要通过BBU为存储系统供电，本步骤的目的在于获取BBU的动态保护能力，BBU的动态保护能力即BBU可支持存储多大容量的DRAM的能力。本实施例具体可以按照预设周期获取BBU的动态保护能力，也可以在接收到获取指令后获取BBU的动态保护能力，在此对于获取BUU的动态保护能力的触发条件不做限定。
作为一种优选的实施例，可以每隔5s查询一次BBU的相关数据，包括当前电量、充电完成百分比、充电状态、是否到寿命期限、是否需要再校准等。为提高数据可靠性，本实施例还会利用软件积分等方法对BBU的电量值进行进一步的校正和确认。根据上述实测数据及经验公式，可将BBU的当前电量换算为可保护DRAM的容量，其中，可保护DRAM的容量即可看作是BBU的动态保护能力。
S103：根据目标数据和动态保护能力确定待保护DRAM；
具体的，本步骤中的目标数据具体可以指存储系统中的重要数据，即存储系统掉电后不可丢失的数据，存储有目标数据的DRAM作为待保护DRAM，当然，待保护DRAM容量可以根据BBU的动态保护能力来调整，在保证存储有目标数据的DRAM作为待保护DRAM后，还可以相应增加一些存储其他数据的DRAM作为待保护DRAM。
具体的，存储系统中可以配置有一定数量的保护权标志，每个保护权标志可以保护4KB大小的DRAM内存数据，对于目标数据，首先为其申请足够的保护权标志，申请成功后，为存储有这些目标数据的待保护DRAM添加保护权标志，以便后续根据保护权标志对数据进行存储操作。
进一步的，存储系统启动时，首先会分配最小数量的保护权标志，最小数量即所有目标数据所对应的数量，保证若存储系统突然掉电，所有目标数据均可被保护。当根据BBU的当前电量计算出可保护DRAM容量，可以相应增加保护权标志的数量，使之与可保护DRAM容量匹配，当BBU发生故障或者温度变化导致可保护DRAM容量减少时，回收存储系统中保护权标志的数量。具体的，如果存储系统中使用中的保护权标志的数量大于目标保护权标志的数量，其中，目标保护权标志的数量根据可保护DRAM容量确定，此时，控制存储IO栈软件进行受保护DRAM数据的落盘，从而释放保护权标志以回收。
可以理解的是，本申请为待保护DRAM配置保护权标志，便于后续存储系统掉电后，在所有内存中查找待保护DRAM，提高查找效率，从而提高掉电保护的可靠性。
S104：当存储系统掉电，通过BBU为存储系统供电，并将待保护DRAM中的数据写入掉电保护区。
具体的，当存储系统掉电，存储系统切换到BBU供电，同时切断不必要设备及板卡的供电以减少电量消耗，并遍历DRAM内存，如果一块内存具有保护权标志，则将该DRAM中的数据写入由DCPMM构成的掉电保护区，写入完成后，立即关机以防止BBU过量放电。当存储系统外电恢复后，存储系统重启，将掉电保护区的数据重新写入DRAM。然后，由存储IO栈软件将这些DRAM数据写入后端存储介质。
综上所述，本实施例使用DCPMM存储器件作为掉电保护介质，在交织模式下的DCPMM具有更高的带宽和更低的电源消耗。根据BBU的动态保护能力调整保护权标志的数量，使得掉电保护的效率提高且可靠性增加。
本申请提供了一种存储系统掉电保护方法，考虑到非易失DIMM具有带宽大、读写速度快、大容量、长寿长及可字节访问等诸多优点，本申请通过非易失DIMM作为掉电保护存储介质，提高了存储系统掉电保护的可靠性，且相较于现有技术中的NVDIMM成本低。此外，本申请可以感知备用电源BBU的状态，根据BBU的动态保护能力来确定存储系统中的待保护DRAM，当存储系统掉电时，通过BBU为存储系统供电，以便将待保护DRAM中的数据存储到掉电保护区，既可以保证存储系统中的重要数据不丢失，同时在满足BBU的保护能力下尽可能多的保护存储系统中的其他数据不丢失，提高掉电保护的效率及可靠性。
请参照图2，图2为本申请所提供的一种存储系统掉电保护装置的结构示意图，应用于装配有非易失DIMM的CPU，该存储系统掉电保护装置包括：
构造模块1，用于通过非易失DIMM构造掉电保护区；
获取模块2，用于获取BBU的动态保护能力；
分配模块3，用于根据目标数据和动态保护能力确定待保护DRAM；
掉电保护模块4，用于当存储系统掉电，通过BBU为存储系统供电，并将待保护DRAM中的数据写入掉电保护区。
可见，本实施例考虑到非易失DIMM具有带宽大、读写速度快、大容量、长寿长及可字节访问等诸多优点，通过非易失DIMM作为掉电保护存储介质，提高了存储系统掉电保护的可靠性，且相较于现有技术中的NVDIMM成本低。此外，本申请可以感知备用电源BBU的状态，根据BBU的动态保护能力来确定存储系统中的待保护DRAM，当存储系统掉电时，通过BBU为存储系统供电，以便将待保护DRAM中的数据存储到掉电保护区，既可以保证存储系统中的重要数据不丢失，同时在满足BBU的保护能力下尽可能多的保护存储系统中的其他数据不丢失，提高掉电保护的效率及可靠性。
作为一种优选的实施例，非易失DIMM为DCPMM。
作为一种优选的实施例，该存储系统掉电保护装置还包括：
配置模块，用于配置所有DCPMM为交织模式。
作为一种优选的实施例，构造模块1具体用于：
在DCPMM的app direct模式的region中构造掉电保护区。
作为一种优选的实施例，该存储系统掉电保护装置还包括：
调整模块，用于根据动态保护能力确定待保护DRAM容量。
分配模块3，用于为所有待保护DRAM分配保护权标志；
相应的，掉电保护模块4具体包括：
供电单元，用于当存储系统掉电，通过BBU为存储系统供电；
遍历单元，用于遍历存储系统中的所有DRAM，获取带有保护权标志的DRAM；
写入单元，用于将带有保护权标志的DRAM中的数据写入掉电保护区。
作为一种优选的实施例，获取模块2具体包括：
获取单元，用于获取BBU的当前电量；
计算单元，用于根据当前电量计算动态保护能力。
作为一种优选的实施例，该获取模块2还包括：
校正单元，用于对当前电量进行校正操作。
另一方面，本申请还提供了一种电子设备，如参见图3，其示出了本申请实施例一种电子设备的一种组成结构示意图，本实施例的电子设备2100可以包括：处理器2101和存储器2102。
可选的，该电子设备还可以包括通信接口2103、输入单元2104和显示器2105和通信总线2106。
处理器2101、存储器2102、通信接口2103、输入单元2104、显示器2105、均通过通信总线2106完成相互间的通信。
在本申请实施例中，该处理器2101，可以为中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)，特定应用集成电路，数字信号处理器，现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件等。
该处理器可以调用存储器2102中存储的程序。具体的，处理器可以执行以下存储系统掉电保护方法的实施例中电子设备侧所执行的操作。
存储器2102中用于存放一个或者一个以上程序，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令，在本申请实施例中，该存储器中至少存储有用于实现以下功能的程序：
通过非易失DIMM构造掉电保护区；
获取BBU的动态保护能力；
根据目标数据和动态保护能力确定待保护DRAM；
当存储系统掉电，通过BBU为存储系统供电，并将待保护DRAM中的数据写入掉电保护区。
可见，本实施例考虑到非易失DIMM具有带宽大、读写速度快、大容量、长寿长及可字节访问等诸多优点，通过非易失DIMM作为掉电保护存储介质，提高了存储系统掉电保护的可靠性，且相较于现有技术中的NVDIMM成本低。此外，本申请可以感知备用电源BBU的状态，根据BBU的动态保护能力来确定存储系统中的待保护DRAM，当存储系统掉电时，通过BBU为存储系统供电，以便将待保护DRAM中的数据存储到掉电保护区，既可以保证存储系统中的重要数据不丢失，同时在满足BBU的保护能力下尽可能多的保护存储系统中的其他数据不丢失，提高掉电保护的效率及可靠性。
在一种可能的实现方式中，该存储器2102可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、以及至少一个功能(比如数据校正功能等)所需的应用程序等；存储数据区可存储根据计算机的使用过程中所创建的数据。
此外，存储器2102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件或其他易失性固态存储器件。
该通信接口2103可以为通信模块的接口，如GSM模块的接口。
本申请还可以包括显示器2104和输入单元2105等等。
当然，图3所示的物联网设备的结构并不构成对本申请实施例中物联网设备的限定，在实际应用中电子设备可以包括比图3所示的更多或更少的部件，或者组合某些部件。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。在没有更多限制的状况下，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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种存储系统掉电保护方法，其特征在于，应用于装配有非易失DIMM的CPU，该存储系统掉电保护方法包括：
通过所述非易失DIMM构造掉电保护区；
获取BBU的动态保护能力；
根据目标数据和所述动态保护能力确定待保护DRAM，其中，所述目标数据为掉电后不可丢失的数据，所述待保护DRAM包括存储有所述目标数据的DRAM；
当存储系统掉电，通过所述BBU为所述存储系统供电，并将所述待保护DRAM中的数据写入所述掉电保护区；
所述根据目标数据和所述动态保护能力确定待保护DRAM之后，该存储系统掉电保护方法还包括：
为所有所述待保护DRAM分配保护权标志；
相应的，所述将所述待保护DRAM中的数据写入所述掉电保护区的过程具体为：
遍历所述存储系统中的所有DRAM，获取带有所述保护权标志的DRAM；
将所述带有所述保护权标志的DRAM中的数据写入所述掉电保护区。
2.根据权利要求1所述的存储系统掉电保护方法，其特征在于，所述非易失DIMM为DCPMM。
3.根据权利要求2所述的存储系统掉电保护方法，其特征在于，所述通过所述非易失DIMM构造掉电保护区之前，该存储系统掉电保护方法还包括：
配置所有所述DCPMM为交织模式。
4.根据权利要求3所述的存储系统掉电保护方法，其特征在于，所述通过所述非易失DIMM构造掉电保护区的过程具体为：
在所述DCPMM的app direct模式的region中构造掉电保护区。
5.根据权利要求1所述的存储系统掉电保护方法，其特征在于，所述获取BBU的动态保护能力之后，该存储系统掉电保护方法还包括：
根据所述动态保护能力确定所述待保护DRAM容量。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的存储系统掉电保护方法，其特征在于，所述获取BBU的动态保护能力的过程具体为：
获取BBU的当前电量；
根据当前电量计算动态保护能力。
7.根据权利要求6所述的存储系统掉电保护方法，其特征在于，所述根据当前电量计算动态保护能力之前，该存储系统掉电保护方法还包括：
对当前电量进行校正操作。
8.一种存储系统掉电保护装置，其特征在于，应用于装配有非易失DIMM的CPU，该存储系统掉电保护装置包括：
构造模块，用于通过所述非易失DIMM构造掉电保护区；
获取模块，用于获取BBU的动态保护能力；
分配模块，用于根据目标数据和所述动态保护能力确定待保护DRAM，其中，所述目标数据为掉电后不可丢失的数据，所述待保护DRAM包括存储有所述目标数据的DRAM；
掉电保护模块，用于当存储系统掉电，通过所述BBU为所述存储系统供电，并将所述待保护DRAM中的数据写入所述掉电保护区；
还包括：
分配模块，用于为所有所述待保护DRAM分配保护权标志；
所述掉电保护模块具体包括：
遍历单元，用于遍历所述存储系统中的所有DRAM，获取带有所述保护权标志的DRAM；
写入单元，用于将所述带有所述保护权标志的DRAM中的数据写入所述掉电保护区。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任意一项所述存储系统掉电保护方法的步骤。
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| CN108491058A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-04 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种非易失性内存的异常掉电数据保护方法及装置 |
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