[發明專利]內存掉電數據保護的裝置和方法

有效

• 申請號: 201010578312.2
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102033826A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 唐斌
• 申請（專利權）人: 創新科存儲技術有限公司;創新科存儲技術（深圳）有限公司
• 主分類號: G06F12/16
• 分類號: G06F12/16;G06F1/30
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 王一斌;王琦

技術領域

本發明涉及存儲技術，特別涉及一種內存掉電數據保護的裝置和方法。

背景技術

服務器和網絡存儲設備都是高可靠性的產品，需要保證數據的嚴格一致和不丟失，否則將會給企業帶來不可估量的損失。但是，眾多中小企業、甚至是互聯網數據中心(IDC)也會面臨市電停電的情況，一旦出現市電停電的情況，已經寫入內存、但是還沒有來得及寫入非易失性存儲介質的數據就會因為系統掉電而丟失數據。另外，需要說明的是，所述非易失性存儲介質可以為：專門用作存儲保護的磁盤(也可以稱為硬盤)、磁帶或固態硬盤驅動器(SSD，Solid-State?Drive)等。

在現有技術中，內存掉電數據保護的方法通常為以下幾種：

第一，采用外置不間斷電源(UPS，Uninterruptible?Power?Supply)方式。

具體為：在市電掉電以后通過UPS給整機設備繼續供電，根據系統內存大小，一般需要維持1分鐘到10分鐘不等，在這段依靠UPS供電的時間內，系統將內存中的數據全部寫到非易失性存儲介質中，完成數據寫入和保護后，系統關機掉電。

第二，采用內置電池后備單元(BBU，Battery?Back-up?Unit)方式。

具體為：系統在檢測到市電掉電時，北橋根據中央處理單元(CPU)的指令快速地將內存置于自刷新狀態，通常1GB?DDR2的內存在自刷新時僅需70mA的電流，系統完全掉電后，內置的BBU持續給內存供電，此時的數據仍保存在內存中，等到市電再次恢復，系統才將內存中的數據寫入非易失性存儲介質中。其中，所述北橋連接內存和CPU，北橋根據CPU的指令對內存進行控制。

但是，上述第一個方案存在的缺陷為：UPS非常昂貴，大大增加了整套存儲系統的成本，而且UPS整流和逆變工作浪費了電能，據統計，UPS在機房中的電能消耗占全部電能的19％，再者，UPS的體積非常大，使得寶貴的機柜空間無法更多的放置存儲設備和服務器。

上述第二個方案存在的缺陷為：電池屬于安全規范器件，不能承受高、低溫，且電池原料有腐蝕和污染，系統可靠性降低；而且電池的放電時間與電池容量有關系，太小的容量無法確保長時間的掉電保護，太大的容量造成成本上升，并且電池體積也很大，無法在有限的機箱內部放置，通常使用電池BBU的方式，僅能保持內存中的數據72小時不丟失；電池有充放電的壽命限制，一般只有幾百次就不能再使用，需要重新更換，后續維護成本高；電池充電時間慢，充滿整個電池需要幾個小時甚至更長時間，如果在電池充電過程中，發生市電掉電，未充滿電的電池無法滿足系統長時間供電的要求。

綜上，現有技術的內存掉電數據的保護方法的成本比較高，而且不具備很高的可靠性。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種內存掉電數據保護的裝置和方法，能夠有效地降低內存掉電數據保護的成本，而且提高系統的可靠性。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種內存掉電數據保護的裝置，該裝置包括：中央處理單元CPU、北橋和內存，所述CPU通過北橋與內存進行數據交互，該裝置還包括：電源監測模塊、掉電保護控制模塊、超級電容、第一電壓轉換模塊、第二電壓轉換模塊、第三電壓轉換模塊和非易失性存儲介質；其中，

所述電源監測模塊，用于監測主電源的電壓值，當主電源的電壓值小于或等于預先設置的閾值時，則電源監測模塊通知掉電保護控制模塊，當主電源的電壓值大于預先設置的閾值時，不做任何處理；

所述掉電保護控制模塊，用于接收來自電源監測模塊的通知后，通知北橋和CPU結束當前的數據交互工作，然后通知超級電容開始供電，還用于當超級電容開始供電后，將內存中的數據保存至非易失性存儲介質中；

所述超級電容，用于接收來自掉電保護控制模塊的通知后，通過第一電壓轉換模塊向內存供電，通過第二電壓轉換模塊向掉電保護控制模塊供電，通過第三電壓轉換模塊向非易失性存儲介質供電；

所述第一、二、三電壓轉換模塊，用于轉換超級電容的輸出電壓，使得轉換后的電壓分別與內存、掉電保護控制模塊、非易失性存儲介質的輸入電壓匹配；

所述非易失性存儲介質，用于保存內存中的數據。

所述電源監測模塊為電壓比較器，電壓比較器的兩個輸入端子分別連接主電源和閾值，輸出端子連接掉電保護控制模塊，當主電源的電壓值小于或等于閾值時，則輸出端子向掉電保護控制模塊輸出信號，以通知掉電保護控制模塊。

所述掉電保護控制模塊為現場可編程門陣列FPGA。

所述第一電壓轉換模塊為低壓差線性穩壓器或降壓直流開關電源；