專利名稱：：快速開關(guān)機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電腦系統(tǒng)開關(guān)機方法，特別涉及一種應用于電腦系統(tǒng)在進入省電模式后，可以快速開關(guān)機的方法。
背景技術(shù)：
：一般電腦系統(tǒng)工作的狀態(tài)，除了正在執(zhí)行作業(yè)系統(tǒng)與各種應用程式的模式外，更包含了省電模式，電腦系統(tǒng)進入休眠的目地一方面為節(jié)省電能的消耗，另一方面為降低系統(tǒng)工作的雜訊。依據(jù)高級配置與電源接口(AdvancedConfiguration&PowerInterface,ACPI)的設(shè)計分類，最常見的休眠將為兩種型態(tài)，一種為SuspendToRAM(STR)，稱為S3狀態(tài)，S3狀態(tài)為只對部份的易失性存儲器持續(xù)供電，包括繪圖緩沖存儲器(FrameBuffer)與主存儲器(MainMemory)等，其余部分一律斷電。S3狀態(tài)具有兩個優(yōu)點，一為電腦系統(tǒng)回返到全速運作的時間較快；另一為安全性較佳，當使用者的應用與操作屬于個人私密資料不希望回存至硬碟內(nèi)時，即采用S3狀態(tài)。另一種為spendToDisk(STD)，稱為S4狀態(tài)，S4狀態(tài)是將工作中的資料全部皆寫入到非易失性存儲器內(nèi)儲存，然后系統(tǒng)將全部斷電，S4的優(yōu)點為其更為省電。承上所述兩種休眠S3狀態(tài)與S4狀態(tài)，皆不盡完善，在進入S3狀態(tài)后，仍需提供電力給電腦系統(tǒng)中易失性存儲器，以維持系統(tǒng)儲存的狀態(tài)；假設(shè)改采用S4狀態(tài)雖相較于S3狀態(tài)省電，但回返至電腦系統(tǒng)全速運作的速度較則相對于S3狀態(tài)緩慢許多。有鑒于此，本發(fā)明針對上述的缺失，改良以上所述的休眠，提出一種快速開關(guān)機的方法，能夠于進入休眠時能減少目前存儲器使用量，進而增進電腦系統(tǒng)重新啟動至全速運作的反應效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種快速開關(guān)機的方法，其在電腦系統(tǒng)進入休眠時大量縮減目前系統(tǒng)中使用的存儲器數(shù)量，以減少主存儲器資料轉(zhuǎn)換存放至第二儲存裝置的資料量，進而增進電腦系統(tǒng)恢復至全速工作的速度。本發(fā)明的另一目的在于提供一種快速開關(guān)機的方法，其可預防電腦系統(tǒng)意外喪失電力時資料的遺失與受損的程度。本發(fā)明的再一目的在于提供一種快速開關(guān)機的方法，其資料寫入或載回皆采用隨機存取處理的技術(shù)，將大幅提升電腦系統(tǒng)進入休眠或重新啟動彼此轉(zhuǎn)換時資料存取的速度。為達到上述的目的，本發(fā)明提出的快速開關(guān)機的方法，在一電腦系統(tǒng)進入休眠時，將區(qū)分至少一存儲器為多個清白存儲頁面與多個非清白存儲頁面，清白存儲頁面換出放棄儲存，非清白存儲頁面寫入休眠檔儲存于至少一第二儲存裝置的一切換空間中或一檔案系統(tǒng)中。當電腦系統(tǒng)重新啟動，電腦系統(tǒng)由切換空間與檔案系統(tǒng)載回休眠檔回復至存儲器，并3且可從第二儲存裝置讀取資料，載回至存儲器。如此將縮減存儲器轉(zhuǎn)換存放至第二儲存裝置的資料量，加速電腦系統(tǒng)重新啟動恢復至全速工作的速率。較佳的是，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，該清白存儲頁面系換出完成后，將釋放該存儲器。較佳的是，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，將以一核心程序配置該存儲器，控制該清白存儲頁面系換出，且于該清白存儲頁面系換出完成后，控制釋放該存儲器。較佳的是，該核心程序可計算需換出的該清白存儲頁面的數(shù)量，并依據(jù)該數(shù)量配置該存儲器。較佳的是，該第二儲存裝置可為一快閃存儲器。較佳的是，該第二儲存裝置可為高速隨機存取的存儲器裝置。較佳的是，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，該電腦系統(tǒng)能夠作為區(qū)分該存儲器的單位。較佳的是，該第二儲存裝置具有與該清白存儲頁面相一致的備份存放。較佳的是，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，欲換出的該非清白存儲頁面將依據(jù)位址排序，且將位址連續(xù)的該非清白存儲頁面合并成一單一寫入命令，組合寫入(Writingcombing)該第二儲存裝置。底下通過具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達成的功效。圖1為本發(fā)明的架構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的處理步驟流程圖。附圖標記說明10-電腦系統(tǒng)；12-中央處理器；14-主存儲器；16-第二儲存裝置；18-檔案系統(tǒng)；20-切換空間；22-休眠檔。具體實施例方式本發(fā)明提出一種快速開關(guān)機的方法，減少電腦系統(tǒng)進入休眠時存儲器裝置的使用數(shù)量，降低寫入第二儲存裝置資料量，以增進電腦系統(tǒng)進入休眠或重新啟動恢復至全速工作的速度，底下則將以較佳實施例詳述本發(fā)明的技術(shù)特征。如圖1所示，一電腦系統(tǒng)10包含一中央處理器(CPU)12、一主存儲器(MainMemory)14與一第二儲存裝置(SecondaryStorage)160第二儲存裝置16可為高速隨機存取存儲器裝置，如一快閃存儲器，主要用于儲存檔案系統(tǒng)(filesystem)18、切換空間(swap-space)20及休眠檔(hibernationfile)22。圖2所示為本發(fā)明的快速開關(guān)機的方法流程圖，請同時參考圖1的架構(gòu)示意圖。首先，如步驟S30，當電腦系統(tǒng)10的操作系統(tǒng)(OperatingSystem,OS)進入休眠模式，將以區(qū)或頁為單位，區(qū)分主存儲器14為清白存儲頁面與非清白存儲頁面，由于第二儲存裝置16存放具有與清白存儲頁面相一致的備份，故換出的清白存儲頁面將放棄儲存，將通過一核心程序配置主存儲器14，控制該清白存儲頁面換出，核心程序可計算依據(jù)需換出的清白存儲頁面的數(shù)量配置主存儲器14，并在該清白存儲頁面換出完成后，控制釋放該存儲器。為核心狀態(tài)(machinestatus)的非清白存儲頁面將儲存至休眠檔22，并存放于第二儲存裝置16的切換空間20中或檔案系統(tǒng)18中。其中非清白存儲頁面可依照位址排序，以合并連續(xù)位址的非清白存儲頁面成一單一寫入命令。之后，如步驟S32，當電腦系統(tǒng)10重新啟動，電腦系統(tǒng)10從切換空間20與檔案系統(tǒng)18讀取休眠檔22，回復儲存休眠檔至主存儲器14，恢復系統(tǒng)狀態(tài)。最后，如步驟S34，電腦系統(tǒng)10將從第二儲存裝置16讀取資料載回至主存儲器14。當執(zhí)行中止至為快閃存儲器的第二儲存裝置16快閃存儲器暫停(Suspend-to-fiash)的速度主要取決于需要寫入到非揮發(fā)存儲器(nonvolatilememory)的資料量的多寡。進入休眠之前換出(Swapping-before-hibernating)利用操作操作系統(tǒng)(OperatingSystem,OS)中現(xiàn)有的存儲器管理技術(shù)，將大部分的存儲器頁(memorypage)直接舍棄而不做任何的寫入動作，因此可以加速中止(suspend)的速度?；貜?resume)的時候資料(data)將從三個地方取回，分別是休眠檔(hibernationfile)22、切換空間(swap-space)20及檔案系統(tǒng)(filesystem)18，系統(tǒng)隸屬于核心(kernel)部分的主要資料(data)及編碼(code)，在重新開機時立刻取回，而剩余的資料則使用需求頁面調(diào)度(paging-on-demand)的方式取回使用者現(xiàn)階段所需的部分。由于使用者所需要的資料量通常遠小于系統(tǒng)在中止前存儲器中的所有資料量，因此可以加速回復(resume)的速度。存儲頁面(memorypage)可分成三種，分別為自由頁面(freepage)、匿名頁面(anonymouspage)及指定頁面(namedpage)。自由頁面(freepage)是系統(tǒng)當下未使用到的存儲器，自由頁面(freepage)中的內(nèi)容對系統(tǒng)而言毫無意義。匿名頁面(anonymouspage)是程式在執(zhí)行時期動態(tài)分配的存儲器，這部分的存儲器主要包含了堆迭(stack)和堆積(heap)二種。指定頁面(namedpage)則是檔案在主存儲器14中的副本。形式上它的行為類似于第二儲存裝置16的快取(cache)。指定頁面(namedpage)主要包含了執(zhí)行檔(executablefile)、動態(tài)連結(jié)庫(dynamic-linkelibrary)在存儲器中的對應，或者程式使用存儲器對應至檔案(memory-mapped-file)將一個檔案映射到存儲器。匿名頁面(anonymouspage)及指定頁面(namedpage)都可能是清白存儲頁面(cleanpage)(dirtypage)。青白g名(dirtyanonymouspage)被換出(swap-out)時必須寫入到切換空間(swap-space)20。而非清白指定頁面(dirtynamedpage)則被換出(swap-out)到檔案系統(tǒng)(filesystem)18。當操作系統(tǒng)(OS)需要換出(swap-out)—個清白存儲頁面時，因為此頁面在第二儲存裝置16中必定有一個內(nèi)容完全一致的副本，因此操作系統(tǒng)(OS)可以直接舍棄此頁面。在系統(tǒng)開始執(zhí)行快閃記憶體暫停(suspend-to-flash)時，大部分的頁面不需要做任何的寫回第二儲存裝置16的動作，這是由于大部分的頁面都是清白存儲頁面。部分的頁面需要寫回到切換空間20或者檔案系統(tǒng)18中。剩下的頁面是非換出存儲器(non-swappablememory)，這些頁面主要是操作系統(tǒng)(OS)的核心(kernel)，或者程式為了效能的因素，將某些頁面設(shè)定為非換出(non-swappable)。非換出存儲器最后將被寫入到休眠檔(hibernationfile)220重新開機時，系統(tǒng)在做完例行性硬體初始化動作及載入操作系統(tǒng)裝填器(0Sloader)后，系統(tǒng)會判斷是否要從休眠(hibernation)的狀態(tài)回復或執(zhí)行一般的開機動作。休眠檔(hibernationfile)22中的資料將首先載入到主存儲器14中，完成了這個動作，操作系統(tǒng)(OS)即完成基本的開機動作。隨后依照使用者的需要，從檔案系統(tǒng)18及切換空間20中將之前的系統(tǒng)狀態(tài)載回。若再次執(zhí)行進入休眠之前換出(swapping-before-hibernating)，由于部分非清白存儲頁面在上一次執(zhí)行進入休眠之前換出(swapping-before-hibernating)時已經(jīng)寫入切換空間20，因此這個頁面就變成了清白存儲頁面，并且之后中央處理器(CPU)12不再對此頁面作寫入的動作，故這個頁面不需要再次的寫入切換空間20。因此在第二次以后的進入休眠之前換出(swapping-before-hibernating)執(zhí)行速度將更力口快速。以快閃存儲器(flash)作為第二儲存裝置16通過最佳化技術(shù)，可在隨機存取(randomaccess)上有近似于連續(xù)存取(sequentialaccess)的表現(xiàn)。通過組合寫入(Write-combining)主要將存儲器頁在換出時所產(chǎn)生的小的隨機寫入(smallrandomwrite)，在實際寫入快閃存儲器前先排列(queue)起來，首先針對這些要寫出頁面的實體位址(physicaladdress)做排序，排序后便可知道這些要被寫出的頁面中是否存在著連續(xù)范圍的寫出，之后便可以一個較大的寫入需要(writerequest)取代數(shù)個較小的寫入。以此提升進入休眠之前換出(swapping-before-hibernating)的速度。將換出頁面(swappablepages)寫回第二儲存裝置16可經(jīng)向操作系統(tǒng)(OS)要求大量的存儲器，為了避免操作系統(tǒng)(OS)在分配存儲器時的最佳化動作影響到實際配置存儲器的數(shù)量。每配置到一個頁面隨即會在此頁面寫入一個字節(jié)(byte)的資料，以強制OS須立即配置實體記憶體(physicalmemory)給該程序(program)。由此強迫操作系統(tǒng)(OS)將大部分的存儲器換出。隨后執(zhí)行一連串的釋放(free)動作，將之前向系統(tǒng)要求的存儲器全數(shù)歸還給操作系統(tǒng)(0S)。經(jīng)過這二個步驟以后，操作系統(tǒng)(OS)中大部分的頁面都會變成自由頁面(freepage)，而自由頁面(freepage)不需要寫回到休眠檔(hibernationfile)220此外，可直接在操作系統(tǒng)(OS)的核心(kernel)中要求配置存儲器，將通過核心程序(kernelfunction)立即配置所需的頁面，將不需要額外的寫入以強制操作系統(tǒng)(OS)真實的配發(fā)存儲器。在配置完存儲器后立即執(zhí)行釋放的動作，系統(tǒng)將產(chǎn)生大量的自由頁面(freepage)。由于通過核心程序(kernelfunction)配置存儲器不需要額外的寫入動作。因此可以事先計算換出頁面的數(shù)量，以此推算出需要配置多少存儲器。另外，可直接操控操作系統(tǒng)(OS)中的換出器(swapper)機制。以Linux為例，在核心(kernel)中具有一存儲器管理程序，其為shrink_all_mem0ry程序(一種核心函式，可以將多數(shù)非立即需求且不影響系統(tǒng)穩(wěn)定的存儲器資料丟棄)，此程序?qū)⒒厥枕撁娲鎯撁?，呼叫其時傳入欲回收的頁面數(shù)量，其能夠在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定、使用者使用程式的情況下釋放出頁面存儲頁面。shrink_all_mem0ry程序的機制為在核心(kernel)中有兩近來最少使用目錄(least-recently-usedlist,LRUlist)分別為活動目錄(activelist)及閑置目錄(inactivelist)，活動目錄(activelist)包含了最近被存取過的頁面，閑置目錄(inactivelist)則為有段時間沒有被存取的頁面。shrink_all_mem0ry程序會先從閑置目錄(inactivelist)開始回收，接著再回收活動目錄(activelist)。利用Shrink_all_memory程序，可以在不影響到系統(tǒng)核心的運作、使用者的程式下，盡可能的換出。在Linux的核心(kernel)中，第二儲存裝置16會被視為一般的區(qū)塊輸入/輸出裝置(1/0device)，而在我們將頁面存儲頁面換出到切換空間20時，將呼叫submit_bio程序(函式的一種，主要提交bio給區(qū)塊設(shè)備層進行I/O操作)其所接受的參數(shù)包含了要寫入的區(qū)段數(shù)量(sectornumber)、讀取/寫入指令(r/wcommand)、存儲器位址(memoryaddress)、存儲器長度(memorylength)等資訊?？梢酝ㄟ^攔截submit_bio程序?qū)磳⒈粨Q出的頁面再進行處理。上述的即將被換出的頁面是由Shrink_all_mem0ry程序所決定，決定的依據(jù)為此頁面的使用情況而非此頁面在主存儲器14中的實體位址。我們將shrink_all_mem0ry程序所產(chǎn)生的寫入需求先排列。再依照此頁面的實體存儲器位址進行排序，并進行合并，以減少存取輸入/輸出(I/O)的次數(shù)并增加此輸入/輸出(I/O)的需求大小(requestsize)。需求大小(requestsize)越大，將使得為快閃存儲器(flash)的第二儲存裝置16的寫入效能越好。當一個頁面存儲頁面被換出時，核心(kernel)需要紀錄此頁面在切換空間20中所擺放的位置。使核心(kernel)能夠重新將此頁面從第二儲存裝置20載入。由于組合寫入(write—combining)將重新改寫shrink_all_memory程序，當每次執(zhí)行完shrink_all_memory程序后，必須于確定了每個頁面寫入至切換空間20的位置后，再將資訊填入到頁面表格(pagetable)中的換出頁面鑒別符(swapped-outpageidentifier)。以上所述的實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，當不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種快速開關(guān)機的方法，其特征在于，包括下列步驟一電腦系統(tǒng)進入休眠時，該電腦系統(tǒng)將至少一存儲器區(qū)分為多個清白存儲頁面與多個非清白存儲頁面，且該清白存儲頁面換出放棄儲存，該非清白存儲頁面寫入休眠檔儲存于至少一第二儲存裝置的一切換空間中或一檔案系統(tǒng)中；該電腦系統(tǒng)重新啟動，該電腦系統(tǒng)由該切換空間與該檔案系統(tǒng)讀取該休眠檔，并將該休眠檔回復儲存至該存儲器；以及該電腦系統(tǒng)從該第二儲存裝置讀取資料，并載入該資料至該存儲器。2.如權(quán)利要求1所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，該清白存儲頁面系換出完成后，將釋放該存儲器。3.如權(quán)利要求2所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，將以一核心程序配置該存儲器，控制該清白存儲頁面系換出，且于該清白存儲頁面系換出完成后，控制釋放該存儲器。4.如權(quán)利要求3所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，該核心程序能夠計算需換出的該清白存儲頁面的數(shù)量，并依據(jù)該數(shù)量配置該存儲器。5.如權(quán)利要求1所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，該第二儲存裝置為一快閃存儲器。6.如權(quán)利要求1所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，該第二儲存裝置為高速隨機存取的存儲器裝置。7.如權(quán)利要求1所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，該電腦系統(tǒng)能夠作為區(qū)分該存儲器的單位。8.如權(quán)利要求1所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，該第二儲存裝置具有與該清白存儲頁面相一致的備份存放。9.如權(quán)利要求1所述的快速開關(guān)機的方法，其特征在于，在該電腦系統(tǒng)進入休眠的步驟中，欲換出的該非清白存儲頁面將依據(jù)位址排序，且將位址連續(xù)的該非清白存儲頁面合并成一單一寫入命令，組合寫入該第二儲存裝置。全文摘要本發(fā)明揭露一種快速開關(guān)機的方法，其是在電腦系統(tǒng)進入休眠時，以減少存儲器轉(zhuǎn)換存放至第二儲存裝置的數(shù)量，進而加快電腦系統(tǒng)從休眠重新啟動至全速工作的速度。本發(fā)明可應用于各式電腦系統(tǒng)中，且能搭配采用隨機存取處理技術(shù)寫入與載回資料，此外，本發(fā)明能防止電腦系統(tǒng)因突然喪失電力資料的遺失與受損程度。文檔編號G06F1/32GK102163151SQ20101051020公開日2011年8月24日申請日期2010年10月13日優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日發(fā)明者羅習五,蔡瑋軒申請人:中正大學