TWI451237B

TWI451237B - 用於記憶體磁片部的備份及恢復系統及方法

Info

Publication number: TWI451237B
Application number: TW100115169A
Authority: TW
Inventors: Byungcheol Cho
Original assignee: Taejin Infotech Co Ltd
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2014-09-01
Also published as: TW201243566A

Description

用於記憶體磁片部的備份及恢復系統及方法

本發明涉及PCI-Express(PCI-e)類型的記憶體磁片部。本發明尤其涉及用於PCI-Express類型的儲存裝置的備份及恢復系統及方法。

隨著人們對更多電腦儲存容量的需求的增大，積極開展只在尋求更好的解決方案的研究。有資料儲存介質等通過機械方式儲存/讀取資料的各種硬碟解決方案。但不幸的是，硬碟的資料處理速度往往很慢。尤其是，在現有解決方案中，在資料儲存介質和主機之間仍然採用無法達到具有高速資料登錄/輸出性能的記憶體磁片資料處理速度的介面。因此，現有技術的解決方案無法保證記憶體磁片性能的合理使用。

本發明實施例提供用於支援為主機的低速資料處理速度的PCI-Express(PCI-e)類型的儲存裝置的備份及恢復功能。尤其是，本發明實施例提供連接於一個以上(即一套)記憶體磁片部的備份及恢復功能。一般而言，本發明提供連接於備份控制器和備份儲存裝置的次要電源裝置。在主要電源裝置停用時(例如，發生故障時)，啟動上述次要電源裝置。為應對上述啟動，上述備份控制器備份儲存於上述儲存系統的任何記憶體磁片部的任何資料(不僅是保存於上述儲存系統的主記憶體或與之連接的任何主機伺服器的主記憶體的任何資料)。在上述主記憶體重新啟動時，上述次要電源裝置將停用，而且，備份的所有資料將恢復為原資源。

根據本發明的一方面，提供一種記憶體磁片部備份及恢復系統，其特徵在於，包括：備份控制器、備份儲存裝置及與至少一個記憶體磁片部連接的次要電源裝置，而上述次要電源裝置為應對主電源裝置的停用而被啟動，而且，上述備份控制器為應對上述主電源裝置的故障而將保存於至少一個上述記憶體磁片部的記憶體磁片部資料恢復至上述備份儲存裝置。

根據本發明的第二方面，提供一種記憶體磁片部備份及恢復系統，其特徵在於，包括：儲存系統，其包括儲存系統主記憶體和至少一個記憶體磁片部；主機伺服器，其包括伺服器主記憶體部；及次要電源裝置，連接於備份控制器和備份儲存裝置，而上述備份控制器為應對主電源裝置的停用而被啟動，而且，上述備份控制器為應對上述主電源裝置的故障而將上述主機伺服器主記憶體的伺服器資料、上述儲存系統主記憶體的儲存系統資料及保存於至少一個上述記憶體磁片部的記憶體磁片部資料恢復至上述備份儲存裝置。

根據本發明的第三方面，提供一種記憶體磁片部備份及恢復方法，其特徵在於，包括如下步驟：提供備份控制器、備份儲存裝置及與至少一個記憶體磁片部連接的次要電源裝置；為應對主電源裝置的停用而啟動上述次要電源裝置；為應對上述主電源裝置的故障，上述備份控制器將保存於至少一個上述記憶體磁片部的記憶體磁片部資料恢復至上述備份儲存裝置。

根據上述構成的本發明，提供用於支援為主機的低速資料處理速度的PCI-Express(PCI-e)類型的儲存裝置的備份及恢復功能。尤其是，本發明實施例為一個以上(即一套)記憶體磁片部提供備份及恢復功能。

本發明的上述特徵和其他特徵可通過如下結合附圖進行的對本發明的各種方面的說明變得更加顯而易見。

100‧‧‧記憶體磁片部

100”‧‧‧記憶體磁片部

110‧‧‧磁片儲存部

120‧‧‧主記憶體

130‧‧‧快閃記憶體

140‧‧‧HDD

150‧‧‧DDR記憶體磁片部

160‧‧‧光纖通道控制器

200‧‧‧介面

300‧‧‧控制器

302‧‧‧DMA控制器

306‧‧‧記憶體控制器

310‧‧‧記憶體控制器

320‧‧‧DMA控制器

330‧‧‧緩衝器

340‧‧‧同步控制模組

350‧‧‧高速介面模組

360‧‧‧儲存裝置控制器

400‧‧‧輔助電源

410‧‧‧主電源裝置

420‧‧‧不間斷電源裝置

430‧‧‧次要電源裝置

500‧‧‧電源控制部

600‧‧‧備份儲存部

600A‧‧‧內部記憶體備份

600B‧‧‧資料備份

602‧‧‧記憶體

604‧‧‧單元

700‧‧‧內部備份控制器

800‧‧‧RAID控制器

900‧‧‧狀態監視器

910‧‧‧單一記憶體磁片部系統

920‧‧‧主機伺服器

930‧‧‧儲存系統

圖1為一實施例PCI-Express(PCI-e)類型的儲存裝置結構概略示意圖；圖2為圖1的記憶體磁片部的結構概略示意圖；圖3為圖1的控制器結構概略示意圖。

圖4為本發明一實施例記憶體磁片部的備份及恢復系統結構概略示意圖；圖5為根據本發明一實施例在單一記憶體磁片部系統內實現的如圖4所示的備份及修復系統概略示意圖；圖6為根據本發明一實施例在通過網路連接的記憶體磁片部系統內實現的如圖4所示的備份及修復系統概略示意圖。

上述附圖不是按尺寸縮放的。上述附圖只是概略示意圖，而非表述本發明特定的參數。上述附圖只是描述本發明的典型實施例，因此，不應理解成對本發明的限制。在上述附圖中，相似的附圖標記表示類似的元件。

下面，結合附圖對本發明示例性實施例進行詳細說明，而附圖中顯示示例性實施例。但是，本發明可通過各種其他形式實現，不受在此描述的示例性實施例的限制。這些實施例的目的是徹底完整地向本領域技術人員說明本發明的範圍。而若給本發明實施例的說明帶來不必要的混淆，已公開的特徵和技術的詳細說明將被省略。

用於本說明書的術語的目的只是描述特定的實施例，而非限制本發明。與此同時，用於本說明書的術語RAID是指獨立磁片的冗餘陣列(redundant Array of Independent Disks；原指低價磁片的冗餘陣列(Redundant Array of Inexpensive Disks))。一般而言，RAID技術是在多個硬碟上的不同地點(因此，重複)儲存相同資料的方式。通過將資料儲存於多個磁片，可使輸入/輸出運行以均衡的方式重複，從而提高其性能。因多個磁片會增加平均故障間隔時間(mean time between failures，MTBF)，因此，重複儲存資料還可以提高耐故障性。

除非有特殊的定義，用於本說明書的資料(包括技術及科學術語)具有與本領域技術人員通常理解的含義相同的意思。除非在本說明書中進行定義，與詞典中定義的術語相同的通常使用的術語，在相關技術和本發明的脈絡中有與其含義一致的意思，而非以理想化或過度形式化的意思去解釋。

下面，結合附圖對一實施例PCI-Express(PCI-e)類型的儲存裝置進行詳細說明。

本發明實施例提供用於支援為主機的低速資料處理速度的PCI-Express(PCI-e)類型的儲存裝置的備份及恢復功能。尤其是，本發明實施例提供用於一個以上(即一套)記憶體磁片部的備份及恢復功能。一般而言，本發明提供連接於備份控制器和備份儲存裝置的次要電源裝置。在主要電源裝置不運轉時(例如，發生故障時)，啟用上述次要電源裝置。為應對上述運轉，上述備份控制器備份儲存於上述儲存系統的任何記憶體磁片部的任何資料(不僅是保存於上述儲存系統的主記憶體或與之連接的任何主機伺服器的主記憶體的任何資料)。在上述主記憶體重新運轉時，上述次要電源裝置的運轉將停止，而且，備份的所有資料將恢復為原資源。

上述PCI-Express(PCI-e)類型的儲存裝置，通過PCI-Express類型的介面在上述主機和記憶體磁片之間進行資料通信的過程中，調整在上述主機和記憶體磁片之間發送/接收的資料信號的同步，從而在為上述主機的低速資料處理速度的同時，支援為上述記憶體磁片的高速資料處理速度，以支援上述記憶體的性能，在現有技術的介面環境中最大限度地進行高速處理。典型實施例中利用了PCI-Express技術，但也可採用其他方式。例如，本發明可採用提供利用SAS/SATA介面的SAS/SATA類型儲存裝置的SAS/SATA技術。

如圖1為本發明一實施例PCI-Express(PCI-e)類型的受RAID控制的儲存裝置(例如，向PCI-Express(PCI-e)類型提供儲存功能)結構概略示意圖。如圖所示，圖1表示一實施例受RAID控制的PCI-Express類型的儲存裝置，包括：記憶體磁片部(或稱為半導體儲存裝置)100，包括具備多個揮發性半導體記憶體的多個記憶體磁片；RAID控制器800，連接於記憶體磁片部100；(例如，PCI-Express主機)介面部200，在上述記憶體磁片部和電腦主機之間提供連接；控制器300；輔助電源部400，利用通過上述PCI-Express主機介面部從上述主機傳送的上述電源進行充電以維持一定的電源；電源控制部500，將從上述主機傳遞的電源通過上述主機PCI-Express介面部供應至上述控制器、上述記憶體磁片部、上述備份儲存部及上述備份控制部，而且，在通過上述主機PCI-Express介面部從上述主機傳送的電源中斷或從上述主機傳送的電源發生錯誤時，從上述輔助電源部接收電源並通過上述控制器向上述記憶體磁片部供應電源；備份儲存部600，儲存上述記憶體磁片部的資料；及備份控制器700，根據上述主機的指示或在從上述主機傳送的電源發送錯誤時，備份儲存在上述備份儲存部內的上述記憶體磁片部的資料。

上述記憶體磁片部100包括多個具備多個用於高速資料登錄/輸出的多個揮發性半導體記憶體(例如，DDR、DDR2、DDR3、SDRAM)的記憶體磁片，並根據上述控制器300控制輸入及輸出資料。上述記憶體磁片部100可具有上述記憶體磁片並列設置的結構。

上述PCI-Express主機介面部200在主機和上述記憶體磁片部100之間提供連接功能。上述主機可為電腦系統或類似的設備，且可具備PCI-Express介面和電源裝置。

上述控制器300，調整在上述PCI-Express主機介面部200和上述記憶體磁片部100之間發送/接收的資料信號的同步，以控制上述PCI-Express主機介面部200和上述記憶體磁片部100之間的資料發送/接收速度。

圖2為圖1的記憶體磁片部100的結構概略示意圖。如圖所示，記憶體磁片部100，包括：(例如，PCI-Express主機)主機介面(圖1所示的介面200或如圖所示的另外的介面)202、與備份控制器700連接的DMA(Direct Memory Access，直接記憶體存取)控制器302、ECC(Error Correction Code，改錯碼)控制器304及用於控制作為高速儲存裝置的記憶體602的一個以上單元604的記憶體控制器306。

圖3為用於本實施例上述PCI-Express類型儲存裝置的上述控制器結構概略示意圖。如圖3所示，本實施例控制器300，包括：記憶體控制器310，控制上述記憶體磁片部100的資料登錄/輸出；DMA控制器320，控制上述記憶體控制器310以根據通過上述PCI-Express主機介面部200接收的來自主機的指示向上述記憶體磁片部100儲存資料，或從上述記憶體磁片部100讀取資料以將上述資料提供給上述主機；緩衝器330，根據上述DMA控制模組的控制緩衝資料；同步控制模組340，在DMA控制器320的控制下，通過上述DMA控制器320和上述記憶體控制器310接收與從上述記憶體磁片部100讀取的資料對應的資料信號時，通過調整資料信號的同步具備與PCI-Express通信協定對應的通信速度，以將上述同步資料信號傳送至PCI-Express主機介面部200，而在通過上述PCI-Express主機介面部200從上述主機接收資料信號時，通過調整上述資料信號的同步具備與用於上述記憶體磁片部100的通信協定(例如，PCI、PCI-x或PCI-e等)對應的傳送速度，以通過上述DMA控制器320和記憶體控制器310將上述同步信號傳送至上述記憶體磁片部100；及高速介面模組350，高速處理在上述同步控制模組340和上述DMA控制器320之間發送/接收的資料。在此，上述高速介面模組350包括具有雙重緩衝器結構的緩衝器和迴圈佇列結構的緩衝器，而且，在利用上述緩衝器緩衝在上述同步控制模組340和上述DMA控制模組320之間發送/接收的資料的同時，調整資料時鐘以在無損失的情況下，高速處理在上述同步控制模組340和上述DMA控制模組320之間發送/接收的資料。

上述輔助電源部400可由可在充電電池或類似的裝置構成，因此，上述輔助電源部400通常利用通過上述PCI-Express主機介面部200從上述主機傳送的電源進行充電以維持一定的電源，另外，根據上述電源控制部500的控制向上述電源控制部500供應已充電電源。

上述電源控制部500將從上述主機傳遞的電源通過上述PCI-Express主機介面部200供應至上述控制器300、上述記憶體磁片部100、上述備份儲存部600及上述備份控制器700。

與此同時，在通過上述PCI-Express主機介面部200從上述主機傳送的電源中斷或從上述主機傳動的電源超過閾值時，上述電源控制部500從上述輔助電源部400接收電源，而且，通過上述控制器300向上述記憶體磁片部100供應上述電源。

上述備份儲存部600由如硬碟等低速揮發性儲存裝置構成，用以保存上述記憶體磁片部100的資料。

上述備份控制器700控制上述備份儲存部600的資料登錄/輸出以備份儲存至上述備份儲存部600內的上述記憶體磁片部100的資料，另外，根據上述主機的指示或在因從上述主機傳送的電源超出閾值而導致上述主機電源錯誤時，備份儲存在上述備份儲存部600內的上述記憶體磁片部100的資料。

圖4至圖6為用於記憶體磁片部的備份及恢復系統詳細示意圖。首先，如圖4所示，一種系統，其具備連接於其本身連接於磁片儲存部110的儲存裝置控制器360的主控制器300和一套記憶體磁片部(下稱“記憶體磁片部100”)。另外，示出連接不間斷電源裝置420(Uninterrutable Power Supply，UPS)之主電源裝置410，用以向系統供應主電源。另外，根據本發明，次要電源裝置430 連接於備份控制器700、備份儲存裝置600A及至少一個記憶體磁片部100。

一般而言，次要電源裝置430為應對主電源裝置410的停用而被啟動。發生上述情況時，備份控制器700將儲存於上述記憶體磁片部100的記憶體磁片部資料儲存於備份儲存裝置600A。根據本實施例，當完成上述記憶體磁片部資料的備份時，停用次要電源裝置430。另外，主電源裝置410重新被啟動時，備份控制器700從上述備份儲存裝置600A向上述記憶體磁片部100恢復上述記憶體磁片部資料。

本實施例對圖5所示的單一記憶體磁片部系統910進行更詳細的說明。與如圖4所示的系統900類似，上述系統910，包括其自身連接於主記憶體(緩存)120的儲存裝置控制器360、快閃記憶體130、HDD(Hard Density Drive)140、DDR(Double Data Rate，雙倍數據速率)記憶體磁片部150。另外，圖5示出連接於不間斷電源裝置420以向系統910供應主電源的主電源裝置410。與此同時，根據本發明，次要電源裝置430不僅連接於主記憶體120和DDR半導體儲存裝置150，而且，還連接於備份控制器700及備份儲存裝置600A。

一般而言，次要電源裝置430為應對主電源裝置410的停用而被啟動。發生上述情況時，備份控制器700不僅將上述主記憶體120的主記憶體資料，而且，還將儲存於上述半導體儲存裝置100的記憶體磁片部資料儲存於備份儲存裝置600A。根據本實施例，當完成上述記憶體磁片部資料的備份時，停用次要電源裝置430。另外，主電源裝置410重新被啟動時，備份控制器700從上述備份儲存裝置600A向上述記憶體磁片部100恢復上述記憶體磁片部資料，或向上述主記憶體120恢復上述主記憶體資料。

圖6在更複雜地網路化了的場景中說明上述概念。如圖所示，主機伺服器920與儲存系統930連接。如圖所示，儲存系統930，包括與其本身連接於主記憶體(緩存)120的儲存裝置控制器360連接的儲存控制器370、快閃記憶體130、HDD(High Density Drive)140及DDR記憶體磁片部150。主機伺服器920，包括與其本身連接於主記憶體(緩存)120的儲存裝置控制器360連接的主控制器300、快閃記憶體130、HDD140及光纖通道(Fiber Channel，FC)控制器160。

另外，圖6示出連接於不間斷電源裝置420以向主機伺服器920和儲存系統930供應主電源的主電源裝置410。另外，根據本發明，次要電源裝置430連接於備份控制器700、備份儲存裝置600A、儲存系統930的主記憶體120和DDR記憶體磁片部150及主機伺服器920的主記憶體120。

一般而言，次要電源裝置430為應對主電源裝置410的停用而被啟動。發生上述情況時，將儲存於上述記憶體磁片部100的記憶體磁片部資料、儲存系統930的主記憶體120的儲存系統資料及主機伺服器920的主記憶體120的伺服器資料儲存於備份儲存裝置600A。根據本實施例，當完成上述記憶體磁片部資料的備份時，停用次要電源裝置430。另外，主電源裝置410重新被啟動時，備份控制器700各向上述記憶體磁片部100、儲存系統920的主記憶體120及主機伺服器920的主記憶體120，恢復上述記憶體磁片部資料、上述儲存系統資料及上述伺服器資料。

上述運行的詳細過程如下：

1.正常運行

a.AC電源向上述輔助電源裝置(不間斷電源裝置)供應電源；b.上述輔助電源裝置(不間斷電源裝置)對揮發性轉至備份電池進行充電；c.系統利用上述輔助電源裝置(不間斷電源裝置)驅動上述系統；d.此電池不用於正常運行，而是為上述電池的充電利用上述主電源；e.上述次要電源不用於上述電源的節約。

2.應急運行

a.備份i.AC電源斷開→輔助電源裝置(不間斷電源裝置)斷開→啟動次要電源裝置(電池)；ii.次要電源裝置向上述記憶體磁片部、上述備份控制器及上述備份儲存裝置供應DC電源；iii.上述備份控制器自動將上述資料從上述記憶體磁片部備份至上述備份儲存裝置；完成上述備份之後，上述備份控制器通過信號向上述電池提示完成備份；iv.上述電池系統停止上述次要電源公用。

b.恢復i.在恢復AC電源時，上述次要電源裝置連接於上述輔助電源裝置(不間斷電源裝置)；上述主電源裝置啟動時，上述電池系統檢測上述情況並提示給上述備份控制器；ii.上述備份控制器將上述資料從上述備份儲存裝置恢復至上述記憶體磁片部； iii.完成恢復時，上述備份控制器向上述電池系統傳送信號，而且，上述電池停止次要電源供應。

雖然圖示或描述了示例性實施例，但本領域技術人員可在不脫離本發明權利要求書的範圍之內，對本發明的形狀和細節進行修改。與此同時，在不脫離本發明核心範圍的前提下，對本發明進行各種變更，以給本發明的技術內容應用特定狀況或材料。因此，本發明不受上述為詳細說明本發明而列舉的特定最佳實施例的限制，而本發明可包括屬於所附權利要求書範圍之內的所有實施例。

上述對本發明各種方面的記載的目的達到說明和記載的目的。不排他性地或以準確地形式限制本發明，可進行各種變更和變化。對於技術人員而言理所當然的變更和變化都屬於權利要求書中定義的本發明的範圍之內。