一種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在計算機的服務(wù)器中存儲有計算結(jié)果與服務(wù)信息等重要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般臨時性的存儲于緩存或者是內(nèi)存之中，這些數(shù)據(jù)對于企業(yè)級的服務(wù)器來說至關(guān)重要，往往會在掉電的一瞬間丟失，所以在掉電的時候，對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的備份是通信領(lǐng)域中一個值得研究的問題。
[0003]目前對于服務(wù)器來說，南橋(South Bridge)是基于Intel處理器的個人電腦主板芯片組兩枚芯片中的一枚，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中南橋以下涉及的數(shù)據(jù)備份獨立磁盤冗余陣列(RAID)存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態(tài)隨機存取存儲器(Storage)緩存是為了減少中央處理器透過I/O讀寫磁盤的次數(shù)，提升I/O讀寫的效率，用一部分的內(nèi)存來存儲訪問比較頻繁的磁盤的內(nèi)容，磁盤緩存的存在對于數(shù)據(jù)訪問的一致性帶來了問題，尤其是采用write-back策略的寫緩存導(dǎo)致異常掉電情況下內(nèi)存中更新的數(shù)據(jù)未能及時寫入磁盤而丟失，而NVSRAM(Non-volatile Static random accessmemory非易失性靜態(tài)隨機存儲器)的作用就是為了備份這些重要的數(shù)據(jù)，稱之為寫記錄(write-journal)，比如文件位置目錄，文件分段表格，鏡像表格，用戶數(shù)據(jù)等。一般NVSRAM的容量很小，在Mb量級，比如1Mb，8Mb，16Mb，一般采用Nor Flash或者M(jìn)RAM作為非易失性存儲。
[0004]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中混合內(nèi)存的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，南橋之上涉及的數(shù)據(jù)備份主要就是內(nèi)存，為了保證數(shù)據(jù)不丟失，采用的是DRAM加上NAND FLASH的混合內(nèi)存結(jié)構(gòu)，在掉電后利用超級電容將全部DRAM存儲的數(shù)據(jù)備份到NAND FLASH之中，以便于在系統(tǒng)恢復(fù)工作之后，從NAND FLASH中提取數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的工作，NAND FLASH作為備份的非易失性存儲，一般要求高密度，容量要大于或等于DRAM，其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量內(nèi)存的實現(xiàn)提供了廉價有效的解決方案。NAND FLASH存儲器具有容量較大，改寫速度快等優(yōu)點，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲，但是在備份的時候不關(guān)心DRAM中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，所有DRAM中的數(shù)據(jù)都備份到NAND FLASH中。這種數(shù)據(jù)備份方法隨著DRAM容量的增加備份時間也隨之增加，且FLASH容量也隨之增大，對超級電容的容量要求也越高，因此相對一般的DRAM內(nèi)存，成本大大增加。所以現(xiàn)有技術(shù)中的混合內(nèi)存結(jié)構(gòu)對電容的容量要求較高，使用起來局限性較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中混合內(nèi)存數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)與方法存在的缺陷，本發(fā)明設(shè)計了一種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法不需要將全部的備份數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，在保證數(shù)據(jù)不丟失的前提下，降低了備份的成本。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，應(yīng)用于將動態(tài)隨機存取存儲器中的數(shù)據(jù)備份至非易失性存儲器中，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:
[0008]用戶配置模塊，從所述數(shù)據(jù)中選擇出待備份的數(shù)據(jù)，并對所述待備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級的確定，以根據(jù)所述優(yōu)先級確定所述待備份的數(shù)據(jù)的備份順序，產(chǎn)生待備份的數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息并發(fā)送所述狀態(tài)信息；
[0009]DRAM模塊，與所述用戶配置模塊連接，用于動態(tài)隨機存取所述數(shù)據(jù)；
[0010]TABLE模塊，分別與所述DRAM模塊及所述用戶配置模塊連接，用于存儲待備份的數(shù)據(jù)在所述DRAM模塊中的狀態(tài)信息；
[0011 ] NVM模塊，用于備份部分所述數(shù)據(jù)，對部分所述數(shù)據(jù)進(jìn)行非易失性的存儲；
[0012]控制器，分別與所述DRAM模塊、所述NVM模塊、所述TABLE模塊相連，用于根據(jù)所述TABLE模塊中待備份的數(shù)據(jù)在DRAM模塊中的狀態(tài)信息將所述數(shù)據(jù)從所述DRAM模塊存儲至所述NVM模塊。
[0013]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括:
[0014]備份電源，分別與所述DRAM模塊、所述NVM模塊、所述TABLE模塊、所述控制器連接，用于掉電后為所述DRAM模塊、所述NVM模塊、所述TABLE模塊、所述控制器提供電能。
[0015]優(yōu)選的，所述NVM模塊的存儲容量小于DRAM模塊的存儲容量。
[0016]優(yōu)選的，所述待備份的數(shù)據(jù)在DRAM模塊中的狀態(tài)信息包括:需要備份的所述數(shù)據(jù)在所述DRAM模塊中的地址。
[0017]優(yōu)選的，所述TABLE設(shè)置于所述DRAM模塊中。
[0018]優(yōu)選的，所述TABLE模塊設(shè)置于所述NVM模塊中。
[0019]優(yōu)選的，根據(jù)所述待備份的數(shù)據(jù)在DRAM模塊中的狀態(tài)信息對所述TABLE模塊進(jìn)行定期更新。
[0020]優(yōu)選的，在掉電之前，若所述狀態(tài)信息發(fā)生改變，則在數(shù)據(jù)備份之前對所述TABLE模塊進(jìn)行更新。
[0021]優(yōu)選的，所述待備份的數(shù)據(jù)包括:由用戶配置或用戶選擇的應(yīng)用或數(shù)據(jù)。
[0022]優(yōu)選的，所述NVM模塊包括采用后道工藝制程的3D存儲器；以及
[0023]所述3D存儲器的外圍電路與所述控制器集成于同一管芯內(nèi)。
[0024]優(yōu)選的，所述3D存儲器與所述DRAM模塊的接口控制器集成于同一管芯內(nèi)。
[0025]優(yōu)選的，所述NVM包括3D相變存儲器，所述相變存儲器的存儲元件與雙向閾值開關(guān)分層堆積，由存儲單元構(gòu)成可擴展且可堆積的非易失性的3D相變存儲器。
[0026]優(yōu)選的，所述3D相變存儲器使用相變材料作為電子存儲器，所述相變材料包括多組分硫?qū)倩?；以?br>[0027]通過改變所述相變材料的組分調(diào)整所述相變存儲器的數(shù)據(jù)保持能力、數(shù)據(jù)寫速度、耐久壽命。
[0028]—種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份方法，所述方法包括:
[0029]步驟SI =DRAM模塊存儲數(shù)據(jù)；
[0030]步驟S2 =TABLE模塊產(chǎn)生需要備份的所述數(shù)據(jù)在DRAM模塊中的狀態(tài)信息；
[0031]步驟S3:混合內(nèi)存掉電時控制器根據(jù)所述狀態(tài)信息將所述DRAM模塊中的所述待備份的數(shù)據(jù)存儲至所述NVM模塊中。
[0032]優(yōu)選的，所述步驟SI之前還包括:
[0033]步驟Sll:用戶配置模塊從所述數(shù)據(jù)中選擇出待備份的數(shù)據(jù)，并對所述待備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級的確定，以根據(jù)所述優(yōu)先級確定所述待備份的數(shù)據(jù)的備份順序。
[0034]優(yōu)選的，所述步驟S2還包括:
[0035]步驟S21:在掉電之前，若所述DRAM模塊中的狀態(tài)信息發(fā)生改變，則在數(shù)據(jù)備份之前對所述TABLE模塊進(jìn)行更新；若所述狀態(tài)信息未發(fā)生改變，則不更新。
[0036]本發(fā)明的有益效果是:
[0037]本發(fā)明提出了一種混合內(nèi)存的備份方法，不必將DRAM模塊中所有的數(shù)據(jù)都備份到非易失性存儲設(shè)備中，同時也能保證用戶真正關(guān)心的配置或選擇的數(shù)據(jù)在掉電時不會丟失，降低了備份的數(shù)據(jù)量，對備份電源的容量需求也降低，因而降低了整個備份過程的成本。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中RAID存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中混合內(nèi)存的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明一種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ] 圖4為本發(fā)明TABLE模塊的位置示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明中的數(shù)據(jù)的分類示意圖；
[0043]圖6為本發(fā)明中3D存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖7為本發(fā)明系統(tǒng)中的用戶配置模塊實現(xiàn)的過程示意圖；
[0045]圖8為本發(fā)明一種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份方法實施例二的示意圖；
[0046]圖9為本發(fā)明一種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份方法之前的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，需要說明的是，下面的實施例為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是如下實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。
[0048]實施例一
[0049]圖3為本發(fā)明一種混合內(nèi)存的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示，系統(tǒng)內(nèi)包括DRAM模塊、NVM模塊、TABLE模塊(標(biāo)識模塊)和控制器，TABLE模塊與DRAM模塊、NVM(Non-Vc)Iatile Memory非易失性存儲器)模塊相連，將DRAM模塊中的待備份的數(shù)據(jù)標(biāo)識信息，掉電后，控制器可以根據(jù)該信息找到DRAM模塊中的數(shù)據(jù)，從而將該數(shù)據(jù)存儲至NVM模塊中。
[0050]DRAM模塊可以包括DRAM，即傳統(tǒng)的系統(tǒng)運行內(nèi)存，NVM作為掉電后內(nèi)存數(shù)據(jù)的部分備份，DRAM和NVM的容量不需要保持一致。因為DRAM僅僅是動態(tài)緩存，而NVM需要進(jìn)行非易失性的存儲，系統(tǒng)對兩種存儲器的容量需求不同的，NVM在掉電恢復(fù)這個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，一般采用SRAM+EEPR0M方式，實現(xiàn)了無須后備電池的非易失性存儲，芯片接口、時序等與標(biāo)準(zhǔn)SRAM完全兼容。NVM通常的操作都在SRAM中進(jìn)行，只有當(dāng)外界突然斷電或者認(rèn)為需要存儲的時候才會把數(shù)據(jù)存儲到EEPROM中去，當(dāng)檢測到系統(tǒng)上電后會把EEPROM中的數(shù)據(jù)拷貝到SRAM中，系統(tǒng)正常運行。
[0051]圖4為本發(fā)明TABLE模塊的位置示意圖；如圖4所示，本實施例有別于傳統(tǒng)的系統(tǒng)就在于采用了 TABLE模塊(簡稱TABLE)，它存儲了那些在掉電后DRAM中需要備份到NVM中的數(shù)據(jù)的信息，這些信息可以包括需要備份信息在DRAM中的地址等，Table可以位于DRAM中，也可以位于NVM中，也可以位于系統(tǒng)處理器的緩存(Cache)中。同時，本發(fā)明之所以能夠減少備份的成本主要是將DRAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類，數(shù)據(jù)可以分為如下兩類，圖5為本發(fā)明中的數(shù)據(jù)的分類示意圖；如圖5所示:其一為可以在系統(tǒng)非易失存儲器中得到的數(shù)據(jù)，比如操作系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)用程序，這些數(shù)據(jù)在掉電時無需備份，其中非易失存儲器可以為磁盤HDD，固態(tài)硬盤SSD等；其二為由用戶配置的或者用戶選擇的應(yīng)用或數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不存在于系統(tǒng)非易失存儲器中或者尚未來得及寫回系統(tǒng)非易失存儲器，因此需要在異常掉電時進(jìn)行備份。
[0052]控制器根據(jù)Table控制和實現(xiàn)在掉電后數(shù)據(jù)從DRAM到NVM的數(shù)據(jù)備份操作，其可以是一顆獨立的芯片，比如緩存至閃存控制器(cache-to-Flash Controller)芯片，也可以IP的形式集成在混合內(nèi)存母板上的任意芯片中。本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，圖6為本發(fā)明中3D存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖6所示，NVM為采用后道工藝制程的3D存儲器，即在硅片之上設(shè)置有晶體管邏輯電路膜層S，該晶體管邏輯電路膜層S可設(shè)置有3D NVM的外部控制電路、控制器和/或DRAM接口控制器等元器件，并于上述晶體管邏輯電路膜層S之上設(shè)置3D存儲陣列；另外，在3D存儲陣列下的管芯(die)(即設(shè)置有晶體管邏輯電路膜層S的硅片)并沒有被完全利