CN115437853B - 系统异常重启下的缓存数据保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种系统异常重启下的缓存数据保护方法及系统,缓存数据保护方法包括如下步骤:S1、存储系统异常崩溃,设置内存进入自刷新模式,存储系统重新启动;S2、基本输入输出系统初始化内存,不对高速缓存部分进行重置;S3、检查高速缓存部分中是否存在缓存恢复标识,如果存在,进入S4,否则,进入S5;S4、根据缓存数据的特征参数对高速缓存部分进行缓存恢复;S5、初始化高速缓存部分;S6、高速缓存部分正常工作,维护缓存恢复标识。本发明提出的技术方案通过内存的自刷新模式避免高速缓存部分中的数据被重置,借助缓存数据的特征参数保证缓存恢复的准确性,能够实现缓存异常掉电保护。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域,特别是一种系统异常重启下的缓存数据保护方法及系统。
背景技术
在数据存储设备或者数据存储系统中,为了提高存储的写性能,通常使用高速内存作为存储系统的写缓存,高速内存相对于SSD/HDD硬盘具有性能高的优点,但是也有数据不能持久保存的缺点,设备断电或者重启后,内存数据就会丢失,有导致用户重要数据丢失的风险。
存储设备缓存中包括两种数据:1)用于读缓存,数据在内存和持久化存储介质中均正确存储,为干净数据;2)用于写缓存,数据只存在于内存中,但在持久化存储介质中没有存储,为脏数据,其中,脏数据在设备异常掉电或者是系统复位时,其数据通常会丢失,会导致重要应用数据丢失。
现有的做法通常在设备中安装大容量电池或者电容,用于在设备异常断电的情况下支撑设备的部分部件继续工作,用于把内存中的脏数据写入持久化的存储介质,以保证数据不会丢失。现有的数据保护机制在存储软件工作正常的情况下,可以保证缓存中的脏数据被正确保护。但是存储软件因为BUG异常退出或者是设备非正常重启的情况下,设备的断电处理流程可能不会被正确执行,进而导致内存的数据不能正确写入持久存储介质,致使缓存中脏数据丢失。
发明内容
为了解决现有技术中系统异常重启会导致缓存中脏数据丢失的技术问题,本发明提出的系统异常重启下的缓存数据保护方法包括如下步骤:
S1、存储系统异常崩溃,设置内存进入自刷新模式,存储系统重新启动;
S2、基本输入输出系统初始化内存,不对高速缓存部分进行重置;
S3、检查高速缓存部分中是否存在缓存恢复标识,如果存在,进入S4,否则,进入S5;
S4、根据缓存数据的特征参数对高速缓存部分进行缓存恢复;
S5、初始化高速缓存部分;
S6、高速缓存部分正常工作,维护缓存恢复标识。
优选的,在所述S2中,高速缓存部分位于内存的固定位置,定制修改引导程序,避开特定位置的高速缓存部分。
优选的,所述高速缓存部分包括主缓存部分和特征缓存部分。
优选的,在所述S3中,在主缓存部分查询是否存在缓存恢复标识。
优选的,在所述S4中,具体包括如下步骤:
S41、根据主缓存部分中缓存恢复标识的特定编号在特征缓存部分获取对应的特征参数,将主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据基于MD5算法获取特征参数,将计算得到的特征参数与特征缓存部分存储的特征参数进行比对,判断两者是否一致,如果一致,进入S44,否则,进入S42;
S42、在特征缓存部分获取对应的压缩数据,将压缩数据解压,将解压后的数据基于MD5算法获取特征参数,将计算得到的特征参数与特征缓存部分存储的特征参数进行比对,判断两者是否一致,如果一致,利用解压后的数据替换主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,进入S44,否则,进入S43;
S43、采用二进制表示解压后的数据和主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,将两者进行比对,获得存在差异的数据位置,基于存在差异的数据位置获取多种可能的数据组合,针对每种数据组合基于MD5算法获取特征参数,利用与特征缓存部分存储的特征参数最接近的特征参数对应的数据组合替换主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据;
S44、判断主缓存部分剩余的数据中是否还存在缓存恢复标识,如果存在,进入S41,否则,基于主缓存部分中的数据恢复缓存脏数据内容及其组织结构,脏数据恢复完成后再进行其它部分恢复。
优选的,在所述S43中,统计存在差异的数据位置的数量,若数量大于6,则在差异的数据位置中随机选取6个位置,以主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据为基础,通过排列组合获取64种可能的数据组合,否则,通过排列组合获取2n种可能的数据组合,n为存在差异的数据位置的数量。
优选的,在所述S5中,将主缓存部分的内容依次存入持久化存储介质中,存储完成后,清空主缓存部分和特征缓存部分。
优选的,在所述S6中,将数据存入主缓存部分,对于存入数据的大小进行统计,当统计数据首次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,缓存恢复标识具有特定的编号,将缓存恢复标识之前的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将缓存恢复标识之前的数据基于MD5算法获取特征参数,将缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计,当统计数据再次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于MD5算法获取特征参数,将本次缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计。
优选的,在所述S6中,当系统正常断电,或者,缓存恢复标识对应的数据已经存入持久化存储介质,在主缓存部分将相应的缓存恢复标识删除,同时,在特征缓存部分将对应的记录删除。
本发明提出的系统异常重启下的缓存数据保护系统包括处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器通过运行所述计算机程序能够实现上述系统异常重启下的缓存数据保护方法。
相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:
通过内存的自刷新模式避免高速缓存部分中的数据被重置,借助缓存数据的特征参数保证缓存恢复的准确性,能够实现缓存异常掉电保护。
附图说明
图1是本发明缓存数据保护方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
为了更加清楚地描述系统异常重启下的缓存数据保护方法,现对本发明中高速缓存部分的存储结构进行说明:
如图1所示,本发明中高速缓存部分分为两部分,分别为主缓存部分和特征缓存部分,主缓存部分用于存储存储系统运行过程中产生的数据,特征缓存部分用于存储与运行数据相对应的特征参数,主缓存部分和镜像缓存部分的空间比例为2:1。存储系统在运行过程中,将数据存入主缓存部分,对于存入数据的大小进行统计,当统计数据首次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,缓存恢复标识具有特定的编号,将缓存恢复标识之前的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将缓存恢复标识之前的数据基于MD5算法获取特征参数,将缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计,当统计数据再次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于MD5算法获取特征参数,将本次缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计,不断重复这一过程。
本发明提出的系统异常重启下的缓存数据保护方法具体包括如下步骤:
S1、存储系统异常崩溃,设置内存进入自刷新模式,存储系统重新启动,具体地,存储系统因为软件BUG或者其他原因出现异常崩溃,此时内存控制器及CPU均处于掉电模式,为了保证内存数据不丢失,内存需要进入自刷新模式,内存采用一路独立电源进行供电。
S2、BIOS(基本输入输出系统)初始化内存,不对高速缓存部分进行重置,具体地,高速缓存部分位于内存的固定位置,例如内存的尾部,定制修改BIOS引导程序,避开特定位置的高速缓存部分。
S3、检查高速缓存部分中是否存在缓存恢复标识,如果存在,进入S4,否则,进入S5,具体地,在主缓存部分查询是否存在缓存恢复标识。
S4、根据缓存数据的特征参数对高速缓存部分进行缓存恢复,具体包括如下步骤:
S41、根据主缓存部分中缓存恢复标识的特定编号在特征缓存部分获取对应的特征参数,将主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据基于MD5算法获取特征参数,将计算得到的特征参数与特征缓存部分存储的特征参数进行比对,判断两者是否一致,如果一致,进入S44,否则,进入S42;
S42、在特征缓存部分获取对应的压缩数据,将压缩数据解压,将解压后的数据基于MD5算法获取特征参数,将计算得到的特征参数与特征缓存部分存储的特征参数进行比对,判断两者是否一致,如果一致,利用解压后的数据替换主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,进入S44,否则,进入S43;
S43、采用二进制表示解压后的数据和主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,将两者进行比对,获得存在差异的数据位置,基于存在差异的数据位置获取多种可能的数据组合,针对每种数据组合基于MD5算法获取特征参数,利用与特征缓存部分存储的特征参数最接近的特征参数对应的数据组合替换主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,具体地,统计存在差异的数据位置的数量,若数量大于6,则在差异的数据位置中随机选取6个位置,以主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据为基础,通过排列组合获取64种可能的数据组合,否则,通过排列组合获取2n种可能的数据组合,n为存在差异的数据位置的数量;
S44、判断主缓存部分剩余的数据中是否还存在缓存恢复标识,如果存在,进入S41,否则,基于主缓存部分中的数据恢复缓存脏数据内容及其组织结构,脏数据恢复完成后再进行其它部分恢复。
S5、初始化高速缓存部分,具体地,将主缓存部分的内容依次存入持久化存储介质中,存储完成后,清空主缓存部分和特征缓存部分。
S6、高速缓存部分正常工作,维护缓存恢复标识,具体地,将数据存入主缓存部分,对于存入数据的大小进行统计,当统计数据首次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,缓存恢复标识具有特定的编号,将缓存恢复标识之前的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将缓存恢复标识之前的数据基于MD5算法获取特征参数,将缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计,当统计数据再次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于MD5算法获取特征参数,将本次缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计,不断重复这一过程。当系统正常断电,或者,缓存恢复标识对应的数据已经存入持久化存储介质,在主缓存部分将相应的缓存恢复标识删除,同时,在特征缓存部分将对应的记录删除。
本发明提出的系统异常重启下的缓存数据保护系统包括处理器和存储器,存储器中存储有计算机程序,处理器通过运行计算机程序能够实现系统异常重启下的缓存数据保护方法。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围。应当指出,对于本技术领域的技术人员,在不脱离本发明设计结构及原理的前提下对本发明方案所作的等同变化都视作本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种系统异常重启下的缓存数据保护方法,其特征在于, 缓存数据保护方法包括如下步骤:
S1、存储系统异常崩溃,设置内存进入自刷新模式,存储系统重新启动;
S2、基本输入输出系统初始化内存,不对高速缓存部分进行重置,高速缓存部分位于内存的固定位置,定制修改引导程序,避开特定位置的高速缓存部分,所述高速缓存部分包括主缓存部分和特征缓存部分;
S3、检查高速缓存部分中是否存在缓存恢复标识,如果存在,进入S4,否则,进入S5;
S4、根据缓存数据的特征参数对高速缓存部分进行缓存恢复,具体包括如下步骤:
S41、根据主缓存部分中缓存恢复标识的特定编号在特征缓存部分获取对应的特征参数,将主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据基于MD5算法获取特征参数,将计算得到的特征参数与特征缓存部分存储的特征参数进行比对,判断两者是否一致,如果一致,进入S44,否则,进入S42;
S42、在特征缓存部分获取对应的压缩数据,将压缩数据解压,将解压后的数据基于MD5算法获取特征参数,将计算得到的特征参数与特征缓存部分存储的特征参数进行比对,判断两者是否一致,如果一致,利用解压后的数据替换主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,进入S44,否则,进入S43;
S43、采用二进制表示解压后的数据和主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,将两者进行比对,获得存在差异的数据位置,基于存在差异的数据位置获取多种可能的数据组合,针对每种数据组合基于MD5算法获取特征参数,利用与特征缓存部分存储的特征参数最接近的特征参数对应的数据组合替换主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据,所述基于存在差异的数据位置获取多种可能的数据组合具体包括统计存在差异的数据位置的数量,若数量大于6,则在差异的数据位置中随机选取6个位置,以主缓存部分中缓存恢复标识对应的数据为基础,通过排列组合获取64种可能的数据组合,否则,通过排列组合获取2n种可能的数据组合,n为存在差异的数据位置的数量;
S44、判断主缓存部分剩余的数据中是否还存在缓存恢复标识,如果存在,进入S41,否则,基于主缓存部分中的数据恢复缓存脏数据内容及其组织结构,脏数据恢复完成后再进行其它部分恢复;
S5、初始化高速缓存部分;
S6、高速缓存部分正常工作,维护缓存恢复标识。
2.根据权利要求1所述的系统异常重启下的缓存数据保护方法,其特征在于,在所述S3中,在主缓存部分查询是否存在缓存恢复标识。
3.根据权利要求1所述的系统异常重启下的缓存数据保护方法,其特征在于,在所述S5中,将主缓存部分的内容依次存入持久化存储介质中,存储完成后,清空主缓存部分和特征缓存部分。
4.根据权利要求1所述的系统异常重启下的缓存数据保护方法,其特征在于,在所述S6中,将数据存入主缓存部分,对于存入数据的大小进行统计,当统计数据首次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,缓存恢复标识具有特定的编号,将缓存恢复标识之前的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将缓存恢复标识之前的数据基于MD5算法获取特征参数,将缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计,当统计数据再次达到大小阈值时,设置缓存恢复标识,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于压缩算法进行压缩,获得压缩数据,将本次缓存恢复标识和前一次缓存恢复标识之间的数据基于MD5算法获取特征参数,将本次缓存恢复标识具有的特定编号、数据对应的特征参数以及压缩数据作为一条记录存入特征缓存部分,将统计数据重置,重新开始统计。
5.根据权利要求1所述的系统异常重启下的缓存数据保护方法,其特征在于,在所述S6中,当系统正常断电,或者,缓存恢复标识对应的数据已经存入持久化存储介质,在主缓存部分将相应的缓存恢复标识删除,同时,在特征缓存部分将对应的记录删除。
6.一种系统异常重启下的缓存数据保护系统,其特征在于,缓存数据保护系统包括处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器通过运行所述计算机程序能够实现权利要求1-5中任一项所述的系统异常重启下的缓存数据保护方法。
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