[發明專利]用于NVDIMM的數據備份和恢復方法、NVDIMM控制器以及NVDIMM

在審

• 申請號: 201811643227.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109582508A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 周小鋒;江喜平
• 申請（專利權）人: 西安紫光國芯半導體有限公司
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 陳璐;鄭建暉

本發明提供用于NVDIMM的數據備份和恢復方法、NVDIMM控制器以及NVDIMM。NVDIMM(200)包括DRAM(201)、NAND閃存(202)和NVDIMM控制器(100)，NVDIMM控制器控制NVDIMM并包括DDR控制器(101)、NAND閃存控制器(102)、數據備份模塊(103)和數據恢復模塊(104)，DDR控制器采用并使能DBI。其中備份方法包括：DDR控制器從DRAM讀取N位DQ和1位DBI并將其發送至數據備份模塊；數據備份模塊根據N位DQ和1位DBI的值將其編碼成N位EDQ并將N位EDQ發送至NAND閃存控制器；NAND閃存控制器接收N位EDQ并將其寫入NAND閃存。

技術領域

本發明涉及非易失性內存領域，更具體地涉及一種低功耗的用于NVDIMM的數據備份方法、數據恢復方法、NVDIMM控制器以及NVDIMM。

背景技術

NVDIMM是一種非易失性內存,包括DRAM、NAND閃存(NAND Flash)和NVDIMM控制器。在主板/CPU異常或掉電時，通過中斷或消息通知NVDIMM控制器，NVDIMM控制器會將DRAM中的數據備份到NAND閃存。之后在主板/CPU重新上電時，主板/CPU會通知NVDIMM控制器將備份在NAND閃存中的數據恢復到DRAM，并給超級電容充電。NVDIMM在數據備份時由超級電容供電，但超級電容供電能力有限，且隨服役時間和工作溫度升高有較大衰減。對于NVDIMM而言，數據備份的功耗和數據備份/恢復的時間是兩個重要的產品性能指標，決定了超級電容的容量、可靠性和產品的成本。數據備份功耗增加勢必需要提升超級電容容量，而超級電容容量增加會帶來成本增加和可靠性降低；數據備份/恢復時間決定了數據備份過程中的功耗及用戶體驗。因此，低功耗的NVDIMM數據快速備份和恢復方法可明顯提高產品的競爭力。

為了降低接口功耗，在DDR4中引入了數據總線反相(Data Bus Inversion；DBI)機制。對于JEDEC規范(JESD245A/B)的NVDIMM控制器，在數據備份和恢復時都需要操作DDRx和NAND閃存接口。DDR4使用1.2V接口電壓和POD(Pseudo Open Drain)技術，結合DBI可降低25-40％接口的功耗。雖然現有NVDIMM產品在DDR(DDR4)側采用DBI機制可明顯降低DRAM操作功耗，但是在備份數據時需要將待備份的數據和DBI指示一起寫入NAND閃存，以便在恢復數據給出DBI指示信號使DRAM得到正確的數據。備份DBI會給NVDIMM備份數據帶來額外的存儲開銷，同時提高了備份的功耗。以16GB NVDIMM DDR4 x8為例，備份DBI需要增加2GB的存儲空間，這將使得備份和恢復時間加長1/8，也將增加約1/8的備份功耗。

中國專利公開CN108255428A公開了一種數據處理方法、裝置及電子設備。該數據處理方法包括：接收數據傳輸請求，數據傳輸請求指示將NVDIMM存儲的數據傳輸至塊設備，數據傳輸請求攜帶有數據塊的標識；根據數據傳輸請求確定目標數據在NVDIMM中的存儲位置信息，其中，目標數據為與數據傳輸請求對應的待傳輸數據；以字節訪問的方式將NVDIMM中由存儲位置信息所指示的目標數據直接傳輸至塊設備。但是該方法在主板/CPU使用NVDIMM層面來降低數據傳輸時間，需要保存在NVDIMM中的數據具有一定的特點，并沒有從NVDIMM的設計角度出發，因此，不具有通用意義的低功耗NVDIMM快速數據備份和恢復特性。

發明內容

對于使用了DBI機制的NVDIMM控制器，DDR接口的功耗可明顯降低，但存儲DBI信息增加了存儲空間和數據備份時NAND閃存接口的功耗，同時使數據備份和恢復時間增加。因此，本發明的目的是解決以下問題：

(1)引入DBI后如何存儲DBI信息來降低NVDIMM的數據備份功耗；

(2)引入DBI后如何存儲DBI信息來降低NVDIMM的數據備份和恢復時間。

本發明通過以下方面解決上述技術問題。