CN117169767A - 一种用于掉电自检的电源模块和掉电自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于掉电自检的电源模块和掉电自检方法，通过在PC电源模块02中添加用于检测市电掉电事件的掉电检测模块02a，实现了预警SSD的掉电时间的功能。本发明在异常掉电发生时，通过提前有效感知掉电时间并加以处理，从而给出足够的时间给SSD预警掉电发生从而保护交互数据。本发明有效减少了在PC上使用2.5寸SSD丢数据的风险，提高了数据的安全性。
Description
技术领域
本发明属于存储技术领域，具体涉及一种用于掉电自检的电源模块和掉电自检方法。
背景技术
掉电保护是一种特殊的保护数据的方式，是指在掉电时，所有的数据将一直保存在磁盘上，直到重构完成后才删除。固态硬盘由于必须使用FTL做逻辑地址和物理地址之间的转换，如果在SSD读、写、删除等正常工作的情况下出现异常掉电，有可能会导致mappingtable的因为来不及更新而丢失，从而出现SSD无法被系统识别的故障。固态硬盘的掉电保护机制有两种：保存SDRAM中所有数据和只保存SDRAM中的用户数据，而不保存映射表；但无论哪种掉电保护机制，若出现瞬间掉电情况，不能启动固态硬盘带有的掉电保护机制，则会造成固态硬盘的损坏。
目前消费级市场上2.5寸SATA固态硬盘本身没有掉电保护功能，而台式机本身也不具备UPS功能。因此在台式机上使用2.5寸SATA固态硬盘时，如果遇到主机突然掉电的情况，则有较大概率产生数据丢失的问题。
由于台式机系统自身的功耗较大，当异常掉电发生时，主板系统本身无法提前有效感知掉电时间并加以处理，因此也没有足够的时间向SSD预警掉电事件的发生，从而保护交互数据。
目前解决固态硬盘掉电保护的方法有在硬盘写入数据时，进行自适应数据备份计算并判断是否进行数据备份；若需要进行数据备份，则将数据备份到由MLC型存储区转换的SLC型存储区后再写入MLC型存储区，否则直接将数据写入MLC型存储区；固态硬盘上电时，根据数据备份信息进行数据恢复。
或者对电源进行实时监测；当监测到所述电源异常时，设备控制器硬件逻辑断开与系统总线连接，设备内部时钟与系统总线时钟断开并进入自由运行；设备控制器硬件利用设备内部时钟完成数据相关操作。
或者通过多级掉电保护的方式对固态硬盘电源部分进行防护设计，给予固态硬盘充分的掉电延迟，保证缓存数据有效回写到存储芯片中。
但上述现有技术均无法预警SSD的掉电时间，不能满足SSD在异常掉电发生时，通过提前有效感知掉电时间并加以处理从而保护交互数据需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于掉电自检的电源模块和掉电自检方法，用于预警SSD的掉电时间。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于掉电自检的电源模块，电源模块的电源输入端连接市电，电源模块的电源输出端分别连接SSD的电源输入端和主板系统的电源输入端，包括掉电检测模块，用于检测电源模块的输入电源电压是否低于预设值；掉电检测模块的信号输出端连接SSD的掉电通知信号端PLN。
按上述方案，SSD与主板系统通过双向高速信号接口连接。
按上述方案，SSD的掉电通知信号端PLN在现有SATA接口的P1信号位置。
按上述方案，掉电检测模块包括比较器电路，用于通过比较输入电压和参考电压从而快速检测异常掉电事件的发生。
一种基于掉电自检的电源模块的掉电自检方法，包括以下步骤：
S1：在电源模块中添加用于检测市电掉电事件的掉电检测模块；
S2：当有异常掉电事件发生时，掉电检测模块检测到该事件后通过掉电通知信号告知SSD；
S3：市电掉电期间，SSD的供电电源依赖电源模块中的容性负载供电一段时间，使SSD进入掉电保护状态，避免数据丢失。
进一步的，所述的步骤S2中，具体步骤为：
当有异常掉电事件发生时，掉电检测模块的比较器电路通过比较输入电压和参考电压得知输入电压低于参考电压；
比较器电路输出掉电中断信号，并通过SATA接口的信号线传递给SSD，通知SSD进行异常掉电处理。
一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行掉电自检方法。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种用于掉电自检的电源模块和掉电自检方法，通过在PC电源模块02中添加用于检测市电掉电事件的掉电检测模块02a，实现了预警SSD的掉电时间的功能。
2.本发明在异常掉电发生时，通过提前有效感知掉电时间并加以处理，从而给出足够的时间给SSD预警掉电发生从而保护交互数据。
3.本发明有效减少了在PC上使用2.5寸SSD丢数据的风险，提高了数据的安全性。
附图说明
图1是现有技术的原理框图。
图2是本发明实施例的原理框图。
图3是本发明实施例的SATA接口表图。
图4是本发明实施例的掉电检测模块的内部结构图。
具体实施方式
异常断电会增大固态硬盘发生故障的几率，不仅仅是丢失尚未保存的文件，还有系统缓存内尚未实际写入到硬盘的数据，以及短暂储存在固态硬盘DRAM缓存当中等待最终写入NAND闪存的少量数据都可能会丢失；在极端情况下，固态硬盘上以前存储的数据也会出错，导致整个固态硬盘无法识别、无法使用、数据全毁；即分别对应固态硬盘的动态数据、静态数据和历史数据，这也是对固态硬盘掉电保护从高到低的三个优先级要求。
固态硬盘异常断电无法识别、无法使用、数据全毁是因为固态硬盘在内部DRAM缓存中存储了FTL表等等维系固态硬盘正常工作所必须的元数据，这些数据与用户存储读写的数据无关，但却是固态硬盘维护自身正常运作所必需的。异常断电会导致这些元数据丢失损坏。
FTL是由固态硬盘主控维护、存储在固态硬盘DRAM缓存当中一张虚拟关系对照表，其中记录了逻辑LBA地址与实际闪存PBA地址的一一对应关系。最“原始”的断电保护机制就是在恢复通电后争取修复受损的FTL表，修复过程需要一段时间，而且通电闲置的救济方法并非总能成功，所以减少固态硬盘异常断电无法识别、无法使用、数据全毁的最佳方法还是避免异常断电对固态硬盘造成伤害。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
通过增设独立的硬件电路；包括用于应急供电的电容、用于发现断电并触发保护机制的电压监视芯片；通过电源稳定侦测到断电事件发生，改用备用电容供电并立刻着手固态硬盘缓存内重要FTL数据的刷新写入。
参见图1的现有方案和图2的改进方案，单向实线箭头为电源流向，双向实线箭头为高速信号流向，单向虚线箭头为掉电通知信号；本发明的实施例在PC电源模块02中添加用于检测市电掉电事件的掉电检测模块02a；当有异常掉电事件发生时，掉电检测模块在第一时间检测到该事件，并通过掉电通知信号告知SSD；由于SSD的功耗较小，在5W以下，其供电电压较低为5V，市电掉电时SSD的供电电源可以依赖PC电源模块02中的容性负载支撑一段时间，使其进入掉电保护状态，避免数据丢失。
参见图3，在PC电源模块02的现有SATA接口的P1信号位置添加掉电通知信号PLN，目前P1信号位置未使用，该信号从PC电源模块02中的掉电检测模块02a引出，直连至2.5寸SSD。
掉电检测模块02a内部结构如图4所示，其内部包括一个比较器电路；当有异常掉电事件发生时，输入电压低于参考电压，比较器输出掉电中断信号，并通过SATA接口的信号线传递给SSD，通知其进行异常掉电处理，因此掉电检测模块02a快速检测到异常掉电事件发生。
实施例二
采用固件级断电保护策略；在断电的瞬间，电压不会立即变零，而是急剧的下降；在不添加保护电容的情况下，通过定制的主控或独立的电压监控芯片时刻监视供电情况，在发生电压下降的毫秒级时间内触发断电保护应急机制：马上停止用户数据的接受和写入，立刻将包括FTL映射表的对固态硬盘正常工作非常重要的元数据写入到NAND闪存当中；或者缩短数据在固态硬盘DRAM缓存当中停留的时间，加快将他们写入到闪存中安全的保存起来。
实施例三
在闪存中备份冗余的FTL映射表，避免固态硬盘出现无法识别、无法使用、数据全毁的无法挽救的问题。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于掉电自检的电源模块，电源模块的电源输入端连接市电，电源模块的电源输出端分别连接SSD的电源输入端和主板系统的电源输入端，其特征在于：包括掉电检测模块，用于检测电源模块的输入电源电压是否低于预设值；
掉电检测模块的信号输出端连接SSD的掉电通知信号端PLN。
2.根据权利要求1所述的一种用于掉电自检的电源模块，其特征在于：
SSD与主板系统通过双向高速信号接口连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于掉电自检的电源模块，其特征在于：
SSD的掉电通知信号端PLN在现有SATA接口的P1信号位置。
4.根据权利要求1所述的一种用于掉电自检的电源模块，其特征在于：
掉电检测模块包括比较器电路，用于通过比较输入电压和参考电压从而快速检测异常掉电事件的发生。
5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述的用于掉电自检的电源模块的掉电自检方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在电源模块中添加用于检测市电掉电事件的掉电检测模块；
S2：当有异常掉电事件发生时，掉电检测模块检测到该事件后通过掉电通知信号告知SSD；
S3：市电掉电期间，SSD的供电电源依赖电源模块中的容性负载供电一段时间，使SSD进入掉电保护状态，避免数据丢失。
6.根据权利要求5所述的掉电自检方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：
当有异常掉电事件发生时，掉电检测模块的比较器电路通过比较输入电压和参考电压得知输入电压低于参考电压；
比较器电路输出掉电中断信号，并通过SATA接口的信号线传递给SSD，通知SSD进行异常掉电处理。
7.一种计算机存储介质，其特征在于：其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求5至权利要求6中任意一项所述的掉电自检方法。
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