[发明专利]用于NVDIMM的数据备份和恢复方法、NVDIMM控制器以及NVDIMM

说明书

本发明提供用于NVDIMM的数据备份和恢复方法、NVDIMM控制器以及NVDIMM。NVDIMM(200)包括DRAM(201)、NAND闪存(202)和NVDIMM控制器(100)，NVDIMM控制器控制NVDIMM并包括DDR控制器(101)、NAND闪存控制器(102)、数据备份模块(103)和数据恢复模块(104)，DDR控制器采用并使能DBI。其中备份方法包括：DDR控制器从DRAM读取N位DQ和1位DBI并将其发送至数据备份模块；数据备份模块根据N位DQ和1位DBI的值将其编码成N位EDQ并将N位EDQ发送至NAND闪存控制器；NAND闪存控制器接收N位EDQ并将其写入NAND闪存。

技术领域

本发明涉及非易失性内存领域，更具体地涉及一种低功耗的用于NVDIMM的数据备份方法、数据恢复方法、NVDIMM控制器以及NVDIMM。

背景技术

NVDIMM是一种非易失性内存,包括DRAM、NAND闪存(NAND Flash)和NVDIMM控制器。在主板/CPU异常或掉电时，通过中断或消息通知NVDIMM控制器，NVDIMM控制器会将DRAM中的数据备份到NAND闪存。之后在主板/CPU重新上电时，主板/CPU会通知NVDIMM控制器将备份在NAND闪存中的数据恢复到DRAM，并给超级电容充电。NVDIMM在数据备份时由超级电容供电，但超级电容供电能力有限，且随服役时间和工作温度升高有较大衰减。对于NVDIMM而言，数据备份的功耗和数据备份/恢复的时间是两个重要的产品性能指标，决定了超级电容的容量、可靠性和产品的成本。数据备份功耗增加势必需要提升超级电容容量，而超级电容容量增加会带来成本增加和可靠性降低；数据备份/恢复时间决定了数据备份过程中的功耗及用户体验。因此，低功耗的NVDIMM数据快速备份和恢复方法可明显提高产品的竞争力。

为了降低接口功耗，在DDR4中引入了数据总线反相(Data Bus Inversion；DBI)机制。对于JEDEC规范(JESD245A/B)的NVDIMM控制器，在数据备份和恢复时都需要操作DDRx和NAND闪存接口。DDR4使用1.2V接口电压和POD(Pseudo Open Drain)技术，结合DBI可降低25-40％接口的功耗。虽然现有NVDIMM产品在DDR(DDR4)侧采用DBI机制可明显降低DRAM操作功耗，但是在备份数据时需要将待备份的数据和DBI指示一起写入NAND闪存，以便在恢复数据给出DBI指示信号使DRAM得到正确的数据。备份DBI会给NVDIMM备份数据带来额外的存储开销，同时提高了备份的功耗。以16GB NVDIMM DDR4 x8为例，备份DBI需要增加2GB的存储空间，这将使得备份和恢复时间加长1/8，也将增加约1/8的备份功耗。

中国专利公开CN108255428A公开了一种数据处理方法、装置及电子设备。该数据处理方法包括：接收数据传输请求，数据传输请求指示将NVDIMM存储的数据传输至块设备，数据传输请求携带有数据块的标识；根据数据传输请求确定目标数据在NVDIMM中的存储位置信息，其中，目标数据为与数据传输请求对应的待传输数据；以字节访问的方式将NVDIMM中由存储位置信息所指示的目标数据直接传输至块设备。但是该方法在主板/CPU使用NVDIMM层面来降低数据传输时间，需要保存在NVDIMM中的数据具有一定的特点，并没有从NVDIMM的设计角度出发，因此，不具有通用意义的低功耗NVDIMM快速数据备份和恢复特性。

发明内容

对于使用了DBI机制的NVDIMM控制器，DDR接口的功耗可明显降低，但存储DBI信息增加了存储空间和数据备份时NAND闪存接口的功耗，同时使数据备份和恢复时间增加。因此，本发明的目的是解决以下问题：

(1)引入DBI后如何存储DBI信息来降低NVDIMM的数据备份功耗；

(2)引入DBI后如何存储DBI信息来降低NVDIMM的数据备份和恢复时间。

本发明通过以下方面解决上述技术问题。