CN112165389B - 一种基于以太网供电的服务器数据保护系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于以太网供电的服务器数据保护系统、方法，该系统包括服务器网口、POE交换机和供电模块；POE交换机与服务器网口连接；供电模块外挂在服务器网口端，用于服务器系统掉电时，对服务器数据易失部件供电；该系统还包括数据处理模块和数据存储模块；数据处理模块分别与数据存储模块和服务器数据易失部件连接，用于服务器系统掉电时，将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块。利用到外挂数据存储模块和供电模块保留缓存，极大提升数据处理能力和保存的效率；保护的数据有校验和备份，数据恢复时可以自我纠错，且具有较高的容错和恢复能力。

Description

一种基于以太网供电的服务器数据保护系统、方法

技术领域

本发明涉及以太网供电技术领域，具体涉及一种基于以太网供电的服务器数据保护系统、方法。

背景技术

POE也被称为基于局域网的供电系统(PoL,Power over LAN)或有源以太网(Active Ethernet)，有时也被简称为以太网供电，指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。IEEE 802.3af标准是基于以太网供电系统POE的新标准，它在IEEE802.3的基础上增加了通过网线直接供电的相关标准，是现有以太网标准的扩展，也是第一个关于电源分配的国际标准。

现有的服务器多数都配备交换机出货，如何搭配POE技术，实现服务器中的重要数据的数据保护，保证服务器的可靠性，增强产品竞争力是目前所要解决的技术问题。

发明内容

如何搭配POE技术，实现服务器中的重要数据的数据保护，保证服务器的可靠性，增强产品竞争力是目前所要解决的技术问题，本发明提供一种基于以太网供电的服务器数据保护系统、方法。

本发明的技术方案是：

一方面，本发明技术方案提供一种基于以太网供电的服务器数据保护系统，包括服务器网口、POE交换机和供电模块；

POE交换机与服务器网口连接；供电模块外挂在服务器网口端，用于服务器网系统掉电时，对服务器数据易失部件供电；

该系统还包括数据处理模块和数据存储模块；

数据处理模块分别与数据存储模块和服务器数据易失部件连接，用于服务器系统掉电时，将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块。利用POE架构的以太网供电技术，实现网络设备的高效利用，保证系统高可靠性。

进一步的，数据处理模块，用于服务器网口与POE交换机连接时，读取服务器数据易失部件的数据分块分区保存到数据存储模块，并对所有数据进行奇偶校验，分块保存校验结果。保护的数据有校验和备份，数据恢复时可以自我纠错，且具有较高的容错和恢复能力。

进一步的，数据处理模块，还用于恢复供电后，对数据存储模块内的全部数据，依照存储的方式、分块，直接将这些数据再次部署在掉电前的所有服务器数据易失部件内，快速恢复到掉电前的服务器状态。用到外挂数据存储模块和供电模块保留缓存，极大提升数据处理能力和保存的效率。

进一步的，POE交换机还与供电模块连接，用于POE交换机正常供电时给供电模块充电。当服务器正常运行时，POE交换机正常供电，此时外挂的供电模块实现正常充电功能，在充电结束后即进入待命状态，此时供电模块对服务器其他部件实现待命供电，即并联在服务器的正常供电模块上但无输出，一直到服务器端掉电，POE交换机对服务器网口不再有正常输入时，外挂的供电模块立即启动输出，为服务器的核心数据易失部件供电，外挂的供电模块其功能完成后，本身的电量耗尽，等待下一次POE交换机上的服务启动，再实现充电与待命、备份和恢复功能。

进一步的，POE交换机，用于检测到连接的服务器网口为设定标准的网口时，为服务器网口进行分类，并且评估此服务器网口所需的功率损耗；根据评估的功率损耗选择对应标准的数据传输方式，并在可配置时间的启动期内向服务器网口供电。

进一步的，为了实现提供可靠的电源，设定标准包括IEEE802.3af或IEEE8023.at标准；

评估的功率损耗小于或等于设定阈值时，服务器网口与POE交换机使用IEEE802.3af标准进行数据传输，否则，服务器网口与POE交换机使用IEEE8023.at标准进行数据传输。

进一步的，服务器数据易失部件包括CPU寄存器、易失性DRAM内存。

另一方面，本发明技术方案提供一种基于以太网供电的服务器数据保护方法，应用于基于以太网供电的服务器数据保护系统，该系统包括服务器网口、POE交换机和供电模块；POE交换机与服务器网口连接；供电模块外挂在服务器网口端，用于服务器系统掉电时，对服务器数据易失部件供电；该系统还包括数据处理模块和数据存储模块；数据处理模块分别与数据存储模块和服务器数据易失部件连接，用于服务器系统掉电时，将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块；该方法包括如下步骤：

POE交换机检测是否连接设定标准的服务器网口；

当检测到为设定标准的服务器网口后，POE交换机为服务器网口进行分类，并且评估服务器网口所需的功率损耗；并根据评估的功率损耗选择对应标准的数据传输方式；

在可配置时间的启动期内，POE交换机开始从低电压向服务器网口供电，直至提供需求的直流电源；

当服务器系统掉电时，供电模块对服务器数据易失部件供电，数据处理模块将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块。

进一步的，该方法还包括：

恢复供电后，数据处理模块对数据存储模块内的全部数据，依照存储的方式、分块，直接将这些数据再次部署在掉电前的所有服务器数据易失部件内，快速恢复到掉电前的服务器状态。

进一步的，当服务器系统掉电时，供电模块对服务器数据易失部件供电，数据处理模块将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块的步骤包括：

当服务器系统掉电时，供电模块发出告警后并触发数据模块读取服务器数据易失部件的数据；

分块分区保存读取到的数据到数据存储模块；

对所有数据进行奇偶校验，分块保存校验结果。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：系统架构上，利用POE架构的以太网供电技术，实现网络设备的高效利用；保存CPU寄存器、易失性DRAM内存内数据，保证系统高可靠性；利用到外挂数据存储模块和供电模块保留缓存，极大提升数据处理能力和保存的效率；保护的数据有校验和备份，数据恢复时可以自我纠错，且具有较高的容错和恢复能力。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的系统的示意性框图。

图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

POE也被称为基于局域网的供电系统(PoL,Power over LAN)或有源以太网(Active Ethernet)，有时也被简称为以太网供电；

如图1所示，本发明实施例提供一种基于以太网供电的服务器数据保护系统，包括服务器网口、POE交换机和供电模块；

POE交换机与服务器网口连接；供电模块外挂在服务器网口端，用于服务器系统掉电时，对服务器数据易失部件供电；

该系统还包括数据处理模块和数据存储模块；

数据处理模块分别与数据存储模块和服务器数据易失部件连接，用于服务器系统掉电时，将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块。利用POE架构的以太网供电技术，实现网络设备的高效利用，保证系统高可靠性。

需要说明的是，服务器数据易失部件包括CPU寄存器、易失性DRAM内存。

POE交换机，使用符合POE设计的三层交换机，其目的是实现正常的数据交换功能。在此功能的基础上，POE交换机的电源不与服务器同源，以避免在服务器异常掉电时，POE交换机也同时掉电。服务器网口方面，服务器通常设置有外插网卡或集成网口，通过线缆将网口与交换机相连，以实现数据导通、网口供电的目的。

在有些实施例中，数据处理模块，用于服务器网口与POE交换机连接时，读取服务器数据易失部件的数据分块分区保存到数据存储模块，并对所有数据进行奇偶校验，分块保存校验结果。保护的数据有校验和备份，数据恢复时可以自我纠错，且具有较高的容错和恢复能力。

数据处理模块，还用于恢复供电后，对数据存储模块内的全部数据，依照存储的方式、分块，直接将这些数据再次部署在掉电前的所有服务器数据易失部件内，快速恢复到掉电前的服务器状态。用到外挂数据存储模块和供电模块保留缓存，极大提升数据处理能力和保存的效率。对CPU寄存器、易失性DRAM内存数据，都需要存储在数据存储模块中。当恢复供电后，由数据处理模块对存储模块内的全部数据，依照存储的方式、分块，直接将这些数据再次部署在掉电前的所有寄存器内，快速恢复到掉电前的服务器状态上去，实现数据保护与恢复的功能，同时服务器上正在运行的业务将不受到影响。

在有些实施例中，POE交换机还与供电模块连接，用于POE交换机正常供电时给供电模块充电。当服务器正常运行时，POE交换机正常供电，此时外挂的供电模块实现正常充电功能，在充电结束后即进入待命状态，此时供电模块对服务器其他部件实现待命供电，即并联在服务器的正常供电模块上但无输出，一直到服务器端掉电，POE交换机对服务器网口不再有正常输入时，外挂的供电模块立即启动输出，为服务器的核心数据易失部件供电，外挂的供电模块其功能完成后，本身的电量耗尽，等待下一次POE交换机上的服务启动，再实现充电与待命、备份和恢复功能。

在有些实施例中，POE交换机，用于检测到连接的服务器网口为设定标准的网口时，为服务器网口进行分类，并且评估此服务器网口所需的功率损耗；根据评估的功率损耗选择对应标准的数据传输方式，并在可配置时间的启动期内向服务器网口供电。

在有些实施例中，为了实现提供可靠的电源，设定标准包括IEEE802.3af或IEEE8023.at标准；

评估的功率损耗小于或等于设定阈值时，服务器网口与POE交换机使用IEEE802.3af标准进行数据传输，否则，服务器网口与POE交换机使用IEEE8023.at标准进行数据传输。为PD设备提供稳定可靠48V的直流电。例如，为符合IEEE802.3af的POE标准，需要满足不越过15.4W的功率消耗。若服务器实际功耗较高，15.4W无法满足，则在服务器网口与POE交换机使用IEEE8023.at标准进行数据传输，此时最高功耗可达到30W。

如图2所示，本发明技术方案提供一种基于以太网供电的服务器数据保护方法，应用于基于以太网供电的服务器数据保护系统，该系统包括服务器网口、POE交换机和供电模块；POE交换机与服务器网口连接；供电模块外挂在服务器网口端，用于服务器系统掉电时，对服务器数据易失部件供电；该系统还包括数据处理模块和数据存储模块；数据处理模块分别与数据存储模块和服务器数据易失部件连接，用于服务器系统掉电时，将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块；该方法包括如下步骤：

S1：POE交换机检测是否连接设定标准的服务器网口；一开始，POE交换机在端口输出很小的电压，直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af或IEEE8023.at标准的服务器的网口；

S2：当检测到为设定标准的服务器网口后，POE交换机为服务器网口进行分类，并且评估服务器网口所需的功率损耗；并根据评估的功率损耗选择对应标准的数据传输方式；对于批量式部署的服务器，由于配置一般相同，故可以按照实际配置固定好受电设备的配置，这样可以减少配置PD产生的功耗和时间；

S3：在可配置时间的启动期内，POE交换机开始从低电压向服务器网口供电，直至提供需求的直流电源；在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内，POE交换机开始从低电压向服务器网口供电，直至提供需求的直流电源。符合IEEE的电固定为48V，实际可按照需求进行修改。

S4：当服务器系统掉电时，供电模块对服务器数据易失部件供电，数据处理模块将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块。

在有些实施例中，该方法还包括：

恢复供电后，数据处理模块对数据存储模块内的全部数据，依照存储的方式、分块，直接将这些数据再次部署在掉电前的所有服务器数据易失部件内，快速恢复到掉电前的服务器状态。

在有些实施例中，当服务器网口与POE交换机连接掉电时，供电模块对服务器数据易失部件供电，数据处理模块将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块的步骤包括：

当服务器系统掉电时，供电模块发出告警后并触发数据模块读取服务器数据易失部件的数据；

分块分区保存读取到的数据到数据存储模块；

对所有数据进行奇偶校验，分块保存校验结果。

供电模块外挂在服务器网口端，其本质为一个可以充放电的供电设备。由于服务器本身数据保存与恢复时，功耗较大，供电要求时间长，但POE标准仅实现服务器网口的供电，在POE交换机掉电后，POE交换机就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为服务器网口供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接服务器网口，这样短的时间内，无法实现服务器端所有数据的备份，因此在服务器网口需要外挂一个供电模块。

当服务器正常运行时，正常供电，此时外挂的供电模块实现正常充电功能，在充电结束后即进入待命状态，此时供电模块对服务器其他部件实现待命供电，即并联在服务器的正常供电模块上但无输出，一直到服务器端掉电，外挂的供电模块立即启动输出，为服务器的核心、且数据易失部分(主要是CPU寄存器、易失性DRAM内存)供电，供电模块其功能完成后，本身的电量耗尽，等待下一次PD上的服务启动，再实现充电与待命、备份和恢复功能。

在这里需要说明的是，本申请文件中提到的服务器系统掉电，指的是服务器本身意外掉电，由于服务器和交换机的电源不是同一个电源，通过POE交换机给服务器网口供电并通过网口外挂的供电模块和数据存储模块，实现对服务器的备用供电，随后使用备用供电，将CPU寄存器、内存颗粒上的易失性数据保存，在服务器恢复供电后，再将这部分保存的数据部署到原先的位置上去。这样以实现数据保护和快速恢复的目的、功能。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于以太网供电的服务器数据保护系统，其特征在于，包括服务器网口、POE交换机和供电模块；

POE交换机与服务器网口连接；供电模块外挂在服务器网口端，在充电结束后进入待命状态，用于服务器系统掉电时，对服务器数据易失部件供电；

该系统还包括数据处理模块和数据存储模块；

数据处理模块分别与数据存储模块和服务器数据易失部件连接，用于服务器系统掉电时，将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块；

数据处理模块，用于服务器网口与POE交换机连接时，读取服务器数据易失部件的数据分块分区保存到数据存储模块，并对所有数据进行奇偶校验，分块保存校验结果；

数据处理模块，还用于恢复供电后，对数据存储模块内的全部数据，依照存储的方式、分块，直接将这些数据再次部署在掉电前的所有服务器数据易失部件内，快速恢复到掉电前的服务器状态。

2.根据权利要求1所述的基于以太网供电的服务器数据保护系统，其特征在于，POE交换机还与供电模块连接，用于POE交换机正常供电时给供电模块充电。

3.根据权利要求2所述的基于以太网供电的服务器数据保护系统，其特征在于，POE交换机，用于检测到连接的服务器网口为设定标准的网口时，为服务器网口进行分类，并且评估此服务器网口所需的功率损耗；根据评估的功率损耗选择对应标准的数据传输方式，并在可配置时间的启动期内向服务器网口供电。

4.根据权利要求3所述的基于以太网供电的服务器数据保护系统，其特征在于，设定标准包括IEEE802.3af或IEEE8023.at标准；

评估的功率损耗小于或等于设定阈值时，服务器网口与POE交换机使用IEEE802.3af标准进行数据传输，否则，服务器网口与POE交换机使用IEEE8023.at标准进行数据传输。

5.根据权利要求1所述的基于以太网供电的服务器数据保护系统，其特征在于，服务器数据易失部件包括CPU寄存器、易失性DRAM内存。

6.一种基于以太网供电的服务器数据保护方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

POE交换机检测是否连接设定标准的服务器网口；

当检测到为设定标准的服务器网口后，POE交换机为服务器网口进行分类，并且评估服务器网口所需的功率损耗；并根据评估的功率损耗选择对应标准的数据传输方式；

在可配置时间的启动期内，POE交换机开始从低电压向服务器网口供电，直至提供需求的直流电源；

当服务器系统掉电时，供电模块对服务器数据易失部件供电，数据处理模块将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块；

该方法还包括：

恢复供电后，数据处理模块对数据存储模块内的全部数据，依照存储的方式、分块，直接将这些数据再次部署在掉电前的所有服务器数据易失部件内，快速恢复到掉电前的服务器状态；

当服务器系统掉电时，供电模块对服务器数据易失部件供电，数据处理模块将服务器数据易失部件的数据存储到数据存储模块，具体步骤包括：

当服务器系统掉电时，供电模块发出告警后并触发数据模块读取服务器数据易失部件的数据；

分块分区保存读取到的数据到数据存储模块；

对所有数据进行奇偶校验，分块保存校验结果。

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