[發(fā)明專(zhuān)利]一種塊設(shè)備數(shù)據(jù)緩存掉電保護(hù)的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610052933.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105740172A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施培任;卓保特;趙鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浪潮（北京）電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F12/16
• 分類(lèi)號(hào): G06F12/16
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿(mǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種塊設(shè)備數(shù)據(jù)緩存掉電保護(hù)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面主要分塊設(shè)備存儲(chǔ)、文件存儲(chǔ)兩種方式，為了提高性能，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)往往將塊設(shè)備或文件的數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存中，寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)先寫(xiě)到緩存再異步寫(xiě)回到磁盤(pán)，緩存包括塊設(shè)備或文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)，為保證當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)數(shù)據(jù)不丟失，需要有掉電保護(hù)功能。掉電保護(hù)主要有兩種方式。方式一為掉電時(shí)備用電池給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體或除外接磁盤(pán)柜(通過(guò)SAS或者FC網(wǎng)絡(luò))外的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件持續(xù)供電一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)操作系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行并將緩存數(shù)據(jù)寫(xiě)回到磁盤(pán)或者保存到其他非掉電易失的持久介質(zhì)如FLASH盤(pán)或SSD盤(pán)，來(lái)電恢復(fù)時(shí)由操作系統(tǒng)從持久介質(zhì)中讀取保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)；方式二為掉電時(shí)備用電池只給內(nèi)存(DRAM)供電并自動(dòng)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行刷新以保持內(nèi)存數(shù)據(jù)，來(lái)電恢復(fù)時(shí)軟件系統(tǒng)重新識(shí)別掉電前的緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。

方式一的優(yōu)點(diǎn)是由于掉電期間操作系統(tǒng)(軟件系統(tǒng))不間斷，可由軟件自主處理，不需復(fù)雜硬件，缺點(diǎn)是要求備用電源功率和容量足夠高，這帶來(lái)硬件成本提高。方式二優(yōu)點(diǎn)是備用電源要求功率較低，缺點(diǎn)是保護(hù)的時(shí)間也受到電源容量的影響非持久，但是在一定時(shí)間如72小時(shí)仍可滿(mǎn)足絕大部分場(chǎng)景要求。

關(guān)于方式二，在硬件平臺(tái)方面，x86架構(gòu)在存儲(chǔ)應(yīng)用越來(lái)越廣，如intel新型號(hào)CPU加入了支持掉電時(shí)觸發(fā)對(duì)DRAM異步刷新功能，稱(chēng)為ADR(AsynchronousDRAMRefresh)，應(yīng)用其ADR功能進(jìn)行掉電數(shù)據(jù)保護(hù)成為一種較便利的方式。然而該平臺(tái)ADR功能存在一個(gè)不足是，掉電時(shí)并不支持將CPU緩存同步到內(nèi)存，這帶來(lái)的問(wèn)題是：(1)如果將DRAM內(nèi)存設(shè)置為對(duì)CPU直寫(xiě)(WriteThrough)或無(wú)緩存(UnCacheable)，由于組織緩存的元數(shù)據(jù)訪問(wèn)頻繁且也需要掉電保護(hù)，性能下降嚴(yán)重；(2)如果將DRAM內(nèi)存設(shè)置為對(duì)CPU寫(xiě)回(WriteBack)方式，帶來(lái)掉電數(shù)據(jù)保護(hù)不完整甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的問(wèn)題。因此，如何實(shí)現(xiàn)塊設(shè)備緩存的掉電保護(hù)，并克服平臺(tái)對(duì)CPU緩存不同步和保護(hù)問(wèn)題，保證掉電數(shù)據(jù)保護(hù)完整，同時(shí)具有較好的性能，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種塊設(shè)備數(shù)據(jù)緩存掉電保護(hù)的方法及系統(tǒng)，能夠解決平臺(tái)對(duì)CPU緩存不同步和保護(hù)問(wèn)題，保證掉電數(shù)據(jù)保護(hù)完整，同時(shí)具有較好的性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種塊設(shè)備數(shù)據(jù)緩存掉電保護(hù)的方法，包括：

在掉電保護(hù)內(nèi)存區(qū)域設(shè)置塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)，緩存單元信息保護(hù)區(qū)及緩存單元保護(hù)區(qū)；

將所述塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)，所述緩存單元信息保護(hù)區(qū)及所述緩存單元保護(hù)區(qū)設(shè)置為對(duì)CPU直寫(xiě)或無(wú)緩存模式；

當(dāng)系統(tǒng)未掉電時(shí)，在所述緩存單元保護(hù)區(qū)中的緩存單元中保存塊設(shè)備緩存數(shù)據(jù)；并在所述塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)中記錄對(duì)應(yīng)的塊設(shè)備信息，在所述緩存單元信息保護(hù)區(qū)記錄對(duì)應(yīng)的緩存單元信息；

當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，根據(jù)所述塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)，所述緩存單元信息保護(hù)區(qū)及所述緩存單元保護(hù)區(qū)中記錄的內(nèi)容，識(shí)別需要寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)的塊設(shè)備，并將需要寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)的塊設(shè)備對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫(xiě)回到存儲(chǔ)介質(zhì)中。

其中，所述在掉電保護(hù)內(nèi)存區(qū)域設(shè)置塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)，緩存單元信息保護(hù)區(qū)及緩存單元保護(hù)區(qū)，包括：

BIOS通過(guò)寄存器eax參數(shù)值為0xe820的中斷命令int15h通知操作系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)段和類(lèi)型；

通過(guò)所述類(lèi)型識(shí)別掉電保護(hù)內(nèi)存區(qū)域；

在掉電保護(hù)內(nèi)存區(qū)域設(shè)置塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)并以數(shù)組形式連續(xù)記錄塊設(shè)備信息項(xiàng)，緩存單元信息保護(hù)區(qū)并以數(shù)組形式連續(xù)記錄緩存單元信息項(xiàng)，由緩存單元組成緩存單元保護(hù)區(qū)。

其中，每個(gè)所述塊設(shè)備信息項(xiàng)包括：塊設(shè)備標(biāo)識(shí)，塊設(shè)備名稱(chēng)，塊設(shè)備大小及塊設(shè)備是否有效；每個(gè)所述緩存單元信息項(xiàng)包括：所屬的塊設(shè)備編號(hào)，緩存單元的數(shù)據(jù)在塊設(shè)備中的邏輯地址，緩存單元數(shù)據(jù)是否為臟及信息是否有效。

其中，根據(jù)所述塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)，所述緩存單元信息保護(hù)區(qū)及所述緩存單元保護(hù)區(qū)中記錄的內(nèi)容，識(shí)別需要寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)的塊設(shè)備，并將需要寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)的塊設(shè)備對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫(xiě)回到存儲(chǔ)介質(zhì)中之前，包括：

當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，由備用電池或電容對(duì)內(nèi)存供電并對(duì)內(nèi)存定時(shí)刷新以保持內(nèi)存數(shù)據(jù)。

其中，根據(jù)所述塊設(shè)備信息保護(hù)區(qū)，所述緩存單元信息保護(hù)區(qū)及所述緩存單元保護(hù)區(qū)中記錄的內(nèi)容，識(shí)別需要寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)的塊設(shè)備，并將需要寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)的塊設(shè)備對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫(xiě)回到存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括：