CN115273922A - 一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，属于存储系统领域领域。本发明的装置由两个冗余主板、两个冗余电源供应器、两个冗余备用电源组，一个背板和N个存储介质组成。主板用于数据的处理和交换，电源供应器用于供电，备用电池组用于两个电源供应器均异常时的备用电源，存储介质用于存储数据，背板用于连接器主板、电源供应器、备用电池组及存储介质。本发明在国产双控磁盘阵列异常掉电后，设备自动切换至BBU供电，保证了设备供电的连续性，使得设备内易失性存储介质数据得到了有效保护，系统的可靠性显著增强。本发明在设备正常供电后，自动恢复至电源供应器异常之前的状态，保证了数据的安全性和一致性。
Description
技术领域
本发明属于存储系统领域领域，具体涉及一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置。
背景技术
随着国产信息技术和国产信息化产业的飞速发展，国产磁盘阵列在国内数据中心的应用越来越广泛，在海量数据存储的今天，数据的可靠性是磁盘阵列生存的基石。为了增强磁盘阵列数据存储的可靠性，一般在硬件上采用双控制器或多控制器、冗余硬盘等手段，软件上采用数据备份和纠删码等技术，但是，这些手段或者技术都是针对设备在正常工作时增强数据存储可靠性所采用的方法，而在设备异常工作时，保证数据存储可靠性的方法比较少，比如设备在异常断电时，写入设备缓存内的数据往往会丢失，因为缓存属于非易失性存储介质。为了保证数据的一致性和安全性，在设备异常断电时，需要将设备缓存等非易失性存储介质的数据保存起来，等设备供电正常时，再将保存的数据读到缓存中，恢复至设备异常断电之前的状态。目前磁盘阵列异常掉电保护的方法主要是采用外接不间断电源或者主板内部放置小型锂电池等方式，配备不间断电源势必会增加系统成本，并且占用空间比较大，而主板内部放置锂电池的方式只能给主板上的内存等提供保护，对背板及存储介质，尤其是带有SDRAM的SSD等部件无法提供数据掉电保护功能。并且随着国产处理器的功耗不断增加，仅仅依靠主板上的锂电池已无法满足现在国产双控磁盘阵列的掉电保护需求。国产双控磁盘阵，尤其是基于国产双路双控的磁盘阵列的异常掉电保护问题，尚无有效的解决方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，以解决国产双控磁盘阵列异常掉电后，设备内易失性存储介质数据丢失的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，该装置包括两个冗余主板MB(5)、两个冗余电源供应器PSU(3)、两个冗余备用电源组BBU(4)、一个背板BP(2)和N个存储介质DISK(1)；主板MB(5)用于数据的处理和交换，电源供应器PSU(3)用于提供主板、背板和存储介质正常工作所需要的电能，备用电源组BBU(4)用于两个电源供应器PSU(3)均异常时的备用电源，存储介质DISK(1)用于存储数据，背板BP(2)用于连接器主板、电源供应器、备用电池组及存储介质。
进一步地，所述背板BP(2)包括CPLD逻辑控制电路，用于监测电源供应器PSU(3)的PWROK信号，并检测备用电源组BBU(4)的PRESENT信号和STATUS信号的状态。
进一步地，所述背板BP(2)包括电源供应器PSU(3)和备用电源组BBU(4)的切换电路SW，根据实际需要切换两种供电方式。
进一步地，所述主板MB(5)包括基板管理控制器BMC和中央处理器CPU，BMC通过I2C总线从背板获取电源供应器PSU(3)和备用电源组BBU(4)的状态信息，并通过串口或者低引脚数目接口传递给中央处理器。
进一步地，中央处理器CPU获取到电源供应器PSU(3)的状态信息异常后，执行掉电保护程序，把掉电易丢失的缓存数据写入预留的存储空间内，并执行系统正常关机操作。
进一步地，在系统正常关机后，当电源供应器PSU(3)状态正常时，该保护装置自动开机，开机后自动加载之前保存到预留存储空间内的数据至缓存，恢复至电源供应器PSU(3)状态异常之前的状态。
本发明还提供一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护方法，该方法包括如下步骤：
S11:背板CPLD监测电源模组PSU1发出PWROK信号和电源模组PSU2的PWROK信号是否正常，当两个PSU至少有1个正常时，保持在S11状态，当两个PSU均不正常时，状态转移至S12；
S12:此时，背板CPLD首先检测BBU1和BBU2的PRESENT信号是否正常，以及BBU1和BBU2的STATUS信号是否正常，若BBU1和BBU2的PRESENT信号和STATUS信号均正常，则切换至BBU1供电，当BBU1电量不足时，切换至BBU2供电；
S13:在BBU电池供电期间，主板MB上的BMC从背板获取PSU和BBU的状态信息，并通过接口传递给CPU；CPU中运行的国产双控磁盘阵列软件实施缓存数据保护操作，把掉电易丢失的缓存数据写入预留存储空间内；数据保护操作期间，若PSU1或者PSU2工作正常，则取消本次数据保护操作；若数据保护操作完成时，PSU1或者PSU2仍不能正常工作，存储软件调用系统POWOFF，完成系统正常关机操作；
S14：当系统正常关机后，PSU1或者PSU2至少有一个电源模组恢复工作正常时，国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置自动启动，并自动加载之前保存到预留存储空间内的数据至缓存，恢复至PSU状态异常之前的状态。
进一步地，主板MB上的BMC通过I2C总线从背板CPLD获取PSU和BBU的状态信息。
进一步地，BMC将状态信息通过UART接口或者LPC接口传递给CPU。
进一步地，所述步骤S11具体包括：当系统供电正常时，两个PSU(3)作于均流模式，同时为系统各模块供电，此时两个PSU(3)的PWROK信号均为高电平；当其中一个PSU(3)故障时，另外一个PSU(3)提供系统正常工作所需的电能，此时故障PSU(3)的PWROK为低电平，正常PSU(3)的PWROK为高电平；当系统的PSU(3)同时工作异常时，两个PSU(3)的PWROK信号均变为低电平。
(三)有益效果
本发明提出一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，本发明的装置由两个冗余主板、两个冗余电源供应器、两个冗余备用电源组，一个背板和N个存储介质组成。主板用于数据的处理和交换，电源供应器用于提供主板、背板和存储介质正常工作所需要的电能，备用电池组用于两个电源供应器均异常时的备用电源，存储介质用于存储数据，背板用于连接器主板、电源供应器、备用电池组及存储介质等。国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置可以实现在内部电源供应器故障或者外部市电故障时，系统易失性存储介质数据保护功能。
本发明所提供的实施例可以在国产双控磁盘阵列异常掉电后，设备自动切换至BBU供电，保证了设备供电的连续性，使得设备内易失性存储介质数据得到了有效保护，系统的可靠性显著增强。本发明在设备正常供电后，自动恢复至电源供应器异常之前的状态，保证了数据的安全性和一致性。
附图说明
图1为本发明的国产双控磁盘阵列硬件原理框图；
图2为本发明的流程图。
附图标记：
1.存储介质(机械盘或SSD)
2.背板(BackPlane)
3.电源供应器(Power Supply Unit)
4.备用电源组(Battery Backup Unit)
5.国产主板(MotherBoard)
6.基板管理控制器(BMC)
7.中央处理器(CPU)
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明涉及一种国产双控磁盘阵列掉电保护装置，可广泛应用于国产通用存储系统领域，实现在存储设备异常掉电时，对存储系统的缓存数据进行保护功能。
针对国产双控磁盘阵列异常掉电后，设备缓存数据丢失的问题，本发明提出了一种异常掉电数据保护装置，用于解决上述现有技术问题。
本发明一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，该装置包括两个冗余主板MB(5)、两个冗余电源供应器PSU(3)、两个冗余备用电源组BBU(4)、一个背板BP(2)和N个存储介质DISK(1)。主板MB(5)用于数据的处理和交换，电源供应器PSU(3)用于提供主板、背板和存储介质正常工作所需要的电能，备用电源组BBU(4)用于两个电源供应器PSU(3)均异常时的备用电源，存储介质DISK(1)用于存储数据，背板BP(2)用于连接器主板、电源供应器、备用电池组及存储介质等。
根据本发明所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置一实施例，其中，背板包含CPLD逻辑控制电路，用于监测电源供应器的PWROK信号，并检测备用电池组的PRESENT信号和STATUS信号的状态。
根据本发明所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置一实施例，其中，背板包含电源供应器PSU(3)和备用电源组BBU(4)的切换电路SW，两种供电方式，可以根据实际需要进行切换。
根据本发明所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置一实施例，其中，主板包括基板管理控制器BMC和中央处理器CPU相关电路，BMC通过I2C总线从背板获取电源供应器PSU(3)和备用电源组BBU(4)的状态信息，并通过串口或者低引脚数目接口传递给中央处理器。
根据本发明所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置一实施例，其中，当中央处理器CPU获取到电源供应器PSU(3)的状态信息异常后，开始执行掉电保护程序，把掉电易丢失的缓存数据写入预留的存储空间内，并执行正常关机操作。
根据本发明所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置一实施例，其中，在系统正常关机后，当电源供应器PSU(3)状态正常时，国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置自动开机，开机后自动加载之前保存到预留存储空间内的数据至缓存，恢复至电源供应器PSU(3)状态异常之前的状态。
实施例1:
现有计算机设备的存储器主要包括易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器主要有DRAM和SRAM，而非易失性存储器主要包括ROM、FLASH、光盘、软盘和机械硬盘等；易失性存储器和非易失性存储器二者最主要区别就是易失性存储器在掉电后内部存储的数据会丢失，而非易失性存储器在掉电后数据能够保存。设备在正常工作时，由于内部电源供应器故障或者外部市电故障，设备内部的易失性存储器内部数据会瞬间丢失，造成系统崩溃，RAID损坏等问题。在一些特别重要的信息系统中，如磁盘阵列，为了防止设备异常掉电，往往采用不间断电源方式，但这种方式会带来额外的成本和安装空间。
为此，如图1所示，本发明设计一种磁盘阵列异常掉电保护装置来解决这个问题。具体如下：
国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置硬件原理框图如图1所示，国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置包括两个冗余主板MB(5)、两个冗余电源供应器PSU(3)、两个冗余备用电源组BBU(4)、一个背板BP(2)和N个存储介质DISK(1)。冗余设计方案可以保证系统中某个国产主板、电源供应器或者保额用电源组失效时，均不影响存储系统工作，系统业务正常运行。
当系统供电正常时，两个PSU(3)作于均流模式，同时为系统各模块供电，此时两个PSU(3)的PWROK信号均为高电平；当其中一个PSU(3)故障时，另外一个PSU(3)提供系统正常工作所需的电能，此时故障PSU(3)的PWROK为低电平，正常PSU(3)的PWROK为高电平；当系统的PSU(3)同时工作异常时，两个PSU(3)的PWROK信号均变为低电平。具体掉电保护流程如图2所示：
S11:背板CPLD监测电源模组PSU1发出PWROK信号和电源模组PSU2的PWROK信号是否正常，当两个PSU至少有1个正常时，保持在S11状态，当两个PSU均不正常时，状态转移至S12；
S12:此时，背板CPLD首先检测BBU1和BBU2的PRESENT信号是否正常，以及BBU1和BBU2的STATUS信号是否正常，若BBU1和BBU2的PRESENT信号和STATUS信号均正常，则切换至BBU1供电，当BBU1电量不足时，切换至BBU2供电；
S13:在BBU电池供电期间，主板MB上的BMC通过I2C总线从背板CPLD获取PSU和BBU的状态信息，并通过UART接口或者LPC接口传递给CPU。CPU中运行的国产双控磁盘阵列软件实施缓存数据保护操作，把掉电易丢失的缓存数据写入预留存储空间内。数据保护操作期间，若PSU1或者PSU2工作正常，则取消本次数据保护操作；若数据保护操作完成时，PSU1或者PSU2仍不能正常工作，存储软件调用系统POWOFF，完成系统正常关机操作；
S14：当系统正常关机后，PSU1或者PSU2至少有一个电源模组恢复工作正常时，国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置自动启动，并自动加载之前保存到预留存储空间内的数据至缓存，恢复至PSU状态异常之前的状态。
因此，本发明所提供的实施例可以在国产双控磁盘阵列异常掉电后，设备自动切换至BBU供电，保证了设备供电的连续性，使得设备内易失性存储介质数据得到了有效保护，系统的可靠性显著增强。
本发明公开了一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，该装置由两个冗余主板、两个冗余电源供应器、两个冗余备用电源组，一个背板和N个存储介质组成。主板用于数据的处理和交换，电源供应器用于提供主板、背板和存储介质正常工作所需要的电能，备用电池组用于两个电源供应器均异常时的备用电源，存储介质用于存储数据，背板用于连接器主板、电源供应器、备用电池组及存储介质等。国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置可以实现在内部电源供应器故障或者外部市电故障时，系统易失性存储介质数据保护功能。
综上所述，本发明从软硬件层面实现了一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，有效解决了国产双控磁盘阵列异常掉电后，设备内易失性存储介质数据丢失的问题，并在设备正常供电后，自动恢复至电源供应器异常之前的状态，保证了数据的安全性和一致性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，其特征在于，该装置包括两个冗余主板MB(5)、两个冗余电源供应器PSU(3)、两个冗余备用电源组BBU(4)、一个背板BP(2)和N个存储介质DISK(1)；主板MB(5)用于数据的处理和交换，电源供应器PSU(3)用于提供主板、背板和存储介质正常工作所需要的电能，备用电源组BBU(4)用于两个电源供应器PSU(3)均异常时的备用电源，存储介质DISK(1)用于存储数据，背板BP(2)用于连接器主板、电源供应器、备用电池组及存储介质。
2.如权利要求1所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，其特征在于，所述背板BP(2)包括CPLD逻辑控制电路，用于监测电源供应器PSU(3)的PWROK信号，并检测备用电源组BBU(4)的PRESENT信号和STATUS信号的状态。
3.如权利要求1所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，其特征在于，所述背板BP(2)包括电源供应器PSU(3)和备用电源组BBU(4)的切换电路SW，根据实际需要切换两种供电方式。
4.如权利要求2或3所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，其特征在于，所述主板MB(5)包括基板管理控制器BMC和中央处理器CPU，BMC通过I2C总线从背板获取电源供应器PSU(3)和备用电源组BBU(4)的状态信息，并通过串口或者低引脚数目接口传递给中央处理器。
5.如权利要求4所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，其特征在于，中央处理器CPU获取到电源供应器PSU(3)的状态信息异常后，执行掉电保护程序，把掉电易丢失的缓存数据写入预留的存储空间内，并执行系统正常关机操作。
6.如权利要求5所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置，其特征在于，在系统正常关机后，当电源供应器PSU(3)状态正常时，该保护装置自动开机，开机后自动加载之前保存到预留存储空间内的数据至缓存，恢复至电源供应器PSU(3)状态异常之前的状态。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的保护装置的国产双控磁盘阵列异常掉电保护方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S11:背板CPLD监测电源模组PSU1发出PWROK信号和电源模组PSU2的PWROK信号是否正常，当两个PSU至少有1个正常时，保持在S11状态，当两个PSU均不正常时，状态转移至S12；
S12:此时，背板CPLD首先检测BBU1和BBU2的PRESENT信号是否正常，以及BBU1和BBU2的STATUS信号是否正常，若BBU1和BBU2的PRESENT信号和STATUS信号均正常，则切换至BBU1供电，当BBU1电量不足时，切换至BBU2供电；
S13:在BBU电池供电期间，主板MB上的BMC从背板获取PSU和BBU的状态信息，并通过接口传递给CPU；CPU中运行的国产双控磁盘阵列软件实施缓存数据保护操作，把掉电易丢失的缓存数据写入预留存储空间内；数据保护操作期间，若PSU1或者PSU2工作正常，则取消本次数据保护操作；若数据保护操作完成时，PSU1或者PSU2仍不能正常工作，存储软件调用系统POWOFF，完成系统正常关机操作；
S14：当系统正常关机后，PSU1或者PSU2至少有一个电源模组恢复工作正常时，国产双控磁盘阵列异常掉电保护装置自动启动，并自动加载之前保存到预留存储空间内的数据至缓存，恢复至PSU状态异常之前的状态。
8.如权利要求7所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护方法，其特征在于，主板MB上的BMC通过I2C总线从背板CPLD获取PSU和BBU的状态信息。
9.如权利要求7所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护方法，其特征在于，BMC将状态信息通过UART接口或者LPC接口传递给CPU。
10.如权利要求7-9任一项所述的国产双控磁盘阵列异常掉电保护方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括：当系统供电正常时，两个PSU(3)作于均流模式，同时为系统各模块供电，此时两个PSU(3)的PWROK信号均为高电平；当其中一个PSU(3)故障时，另外一个PSU(3)提供系统正常工作所需的电能，此时故障PSU(3)的PWROK为低电平，正常PSU(3)的PWROK为高电平；当系统的PSU(3)同时工作异常时，两个PSU(3)的PWROK信号均变为低电平。
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| CN115549286A (zh) * | 2022-11-30 | 2022-12-30 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种服务器供电方法、系统、存储介质及设备 |
| CN115940392A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-07 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种电池备电的控制方法、装置、服务器及介质 |
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