[发明专利]内存掉电数据保护的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及存储技术，特别涉及一种内存掉电数据保护的装置和方法。

背景技术

服务器和网络存储设备都是高可靠性的产品，需要保证数据的严格一致和不丢失，否则将会给企业带来不可估量的损失。但是，众多中小企业、甚至是互联网数据中心(IDC)也会面临市电停电的情况，一旦出现市电停电的情况，已经写入内存、但是还没有来得及写入非易失性存储介质的数据就会因为系统掉电而丢失数据。另外，需要说明的是，所述非易失性存储介质可以为：专门用作存储保护的磁盘(也可以称为硬盘)、磁带或固态硬盘驱动器(SSD，Solid-State Drive)等。

在现有技术中，内存掉电数据保护的方法通常为以下几种：

第一，采用外置不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)方式。

具体为：在市电掉电以后通过UPS给整机设备继续供电，根据系统内存大小，一般需要维持1分钟到10分钟不等，在这段依靠UPS供电的时间内，系统将内存中的数据全部写到非易失性存储介质中，完成数据写入和保护后，系统关机掉电。

第二，采用内置电池后备单元(BBU，Battery Back-up Unit)方式。

具体为：系统在检测到市电掉电时，北桥根据中央处理单元(CPU)的指令快速地将内存置于自刷新状态，通常1GB DDR2的内存在自刷新时仅需70mA的电流，系统完全掉电后，内置的BBU持续给内存供电，此时的数据仍保存在内存中，等到市电再次恢复，系统才将内存中的数据写入非易失性存储介质中。其中，所述北桥连接内存和CPU，北桥根据CPU的指令对内存进行控制。

但是，上述第一个方案存在的缺陷为：UPS非常昂贵，大大增加了整套存储系统的成本，而且UPS整流和逆变工作浪费了电能，据统计，UPS在机房中的电能消耗占全部电能的19％，再者，UPS的体积非常大，使得宝贵的机柜空间无法更多的放置存储设备和服务器。

上述第二个方案存在的缺陷为：电池属于安全规范器件，不能承受高、低温，且电池原料有腐蚀和污染，系统可靠性降低；而且电池的放电时间与电池容量有关系，太小的容量无法确保长时间的掉电保护，太大的容量造成成本上升，并且电池体积也很大，无法在有限的机箱内部放置，通常使用电池BBU的方式，仅能保持内存中的数据72小时不丢失；电池有充放电的寿命限制，一般只有几百次就不能再使用，需要重新更换，后续维护成本高；电池充电时间慢，充满整个电池需要几个小时甚至更长时间，如果在电池充电过程中，发生市电掉电，未充满电的电池无法满足系统长时间供电的要求。

综上，现有技术的内存掉电数据的保护方法的成本比较高，而且不具备很高的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种内存掉电数据保护的装置和方法，能够有效地降低内存掉电数据保护的成本，而且提高系统的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种内存掉电数据保护的装置，该装置包括：中央处理单元CPU、北桥和内存，所述CPU通过北桥与内存进行数据交互，该装置还包括：电源监测模块、掉电保护控制模块、超级电容、第一电压转换模块、第二电压转换模块、第三电压转换模块和非易失性存储介质；其中，

所述电源监测模块，用于监测主电源的电压值，当主电源的电压值小于或等于预先设置的阈值时，则电源监测模块通知掉电保护控制模块，当主电源的电压值大于预先设置的阈值时，不做任何处理；

所述掉电保护控制模块，用于接收来自电源监测模块的通知后，通知北桥和CPU结束当前的数据交互工作，然后通知超级电容开始供电，还用于当超级电容开始供电后，将内存中的数据保存至非易失性存储介质中；

所述超级电容，用于接收来自掉电保护控制模块的通知后，通过第一电压转换模块向内存供电，通过第二电压转换模块向掉电保护控制模块供电，通过第三电压转换模块向非易失性存储介质供电；

所述第一、二、三电压转换模块，用于转换超级电容的输出电压，使得转换后的电压分别与内存、掉电保护控制模块、非易失性存储介质的输入电压匹配；

所述非易失性存储介质，用于保存内存中的数据。

所述电源监测模块为电压比较器，电压比较器的两个输入端子分别连接主电源和阈值，输出端子连接掉电保护控制模块，当主电源的电压值小于或等于阈值时，则输出端子向掉电保护控制模块输出信号，以通知掉电保护控制模块。

所述掉电保护控制模块为现场可编程门阵列FPGA。

所述第一电压转换模块为低压差线性稳压器或降压直流开关电源；