[发明专利]一种存储系统缓存数据掉电保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种存储系统缓存数据掉电保护方法。

背景技术

随着计算机应用和网络技术的飞速发展，存储系统中的数据越来越多，读写也越来越频繁。在向存储系统的磁盘写数据时，数据首先要先写到内存，变成系统缓存，然后在从内存写入到磁盘。由于缓存所在的内存是一种易失性存储介质，在系统异常断电时，还未写入到磁盘的缓存数据会丢失。为了保证数据安全性和一致性，存储系统必须在意外断电时，将还驻留在内存且未写入到磁盘的缓存数据保存起来，避免数据的丢失。

目前存储系统的掉电保护主要有2种方法，

一是外接UPS（Uninterruptible Power System ），当外部电源输入正常时，UPS将电源输入稳压后供应给负载使用，同时还向机内电池充电；当外部电源中断（意外断电）时， UPS立即将机内电池的电能通过逆变转换向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏，存储系统在完成必要操作后进入关机程序。

另外一种是加入BBU（Battery Backup Unit）。当系统意外掉电后，BBU给存储系统系统供电。一般有两种处理方式：

一种是对缓存提供电源，保证缓存数据保留一定时段（72小时或者更多）。系统只需要在BBU电力耗尽之前恢复正常供电，缓存中的数据即可被完整保护，避免断电导致数据丢失。

另外一种是给控制器中的最小系统（一般包含CPU、内存、南北桥芯片、flash卡或者SSD等）供电，掉电保护工作是通过最小系统完成，断电时将缓存数据拷贝到flash卡或者SSD中，系统外部电源恢复后，再将缓存数据从flash卡或SSD中拷贝回来。

以上两种方式，UPS占用空间且投入加大，没有成本优势；

BBU只给内存供电方式，保护时间有限，随着电池老化，保护时间会缩减；

BBU给最小系统供电模式，是相对理想选择，但电池容量要求相对较高，且技术实现难度较大，产品定型后无法方便删除/增加相关部件。

针对以上问题，设计一套存储系统缓存保护掉电保护方法，即方便实现，并能在较小电池容量下实现掉电保护工作，还可开发为独立模块，方便产品配置及功能的增删。

发明内容

本发明的目的是提供一种存储系统缓存数据掉电保护方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，当存储系统能检测到掉电发生时，立即将缓存数据进行保护，待系统外部电源回复后，能快速有效地恢复保护数据，系统包含以下五个部分进行：电源检测模块（1）、供电模块（2）、缓存数据模块（3）、掉电保护控制模块（4）和非易失性存储介质（5），其中：

电源检测模块（1）负责完成系统电源和供电模块电源检测情况，包括：检测系统电源是否正常，然后触发掉电保护控制模块（2）的相关数据保护及恢复行为，以及，控制供电模块（2）的充放电行为；

供电模块（2），是存储系统断电情况下的电源部分，给缓存保护模块（4）和非易失性存储介质（5）进行必要的电源供应；

缓存数据模块（3），存放存储系统正常运行情况下驻留在内存中且未写入磁盘的“脏数据”，掉电保护恢复过程后，存放保护数据；

掉电保护控制模块（4），管理整个保护系统的运作：发现电源检测模块（1）检测到的电源故障状态后，将缓存数据模块（3）中的数据拷贝到非易失性存储介质（5）中，待电源检测模块（1）检测到系统电源恢复后，将保护数据从非易失性存储介质（5）返回到缓存数据模块（3）中；

非易失性存储介质（5）存放由缓存数据模块（2）读出来的保护数据。

所述的存储系统缓存保护方法，电源检测模块（1）检测到异常电源信号时，掉电保护控制模块（4）通知CPU完成当前必须的写入进程，然后切断整个系统中所有供电信息，并激活供电模块（2）给缓存数据模块（3）、掉电保护控制模块（4）本身及非易失性存储介质（5）供电；

所述的存储系统缓存保护方法，存储系统启动时，缓存数据模块（4）是一种独立的“内存”设备，不能被存储系统作为一般内存设备初始化，已保证数据的独立性；

系统启动后，待检测保护数据应用完成后，存储系统将新的保护数据写入到缓存数据模块（4）中；

掉电保护过程中，数据只在缓存数据模块（4）和非易失性存储介质（5）之间进行交互，不牵涉CPU、南桥、北桥其他部件参与；

所述的存储系统缓存数据掉电保护方法，供电模块（2）是BBU，或是超级电容；