一種混合內存的數據備份系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種混合內存的數據備份系統及方法。
【背景技術】
[0002]在計算機的服務器中存儲有計算結果與服務信息等重要的數據，這些數據一般臨時性的存儲于緩存或者是內存之中，這些數據對于企業級的服務器來說至關重要，往往會在掉電的一瞬間丟失，所以在掉電的時候，對上述數據進行及時的備份是通信領域中一個值得研究的問題。
[0003]目前對于服務器來說，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為現有技術中南橋以下涉及的數據備份獨立磁盤冗余陣列(RAID)存儲器的結構示意圖，其中的DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取存儲器(Storage)緩存是為了減少中央處理器透過I/O讀寫磁盤的次數，提升I/O讀寫的效率，用一部分的內存來存儲訪問比較頻繁的磁盤的內容，磁盤緩存的存在對于數據訪問的一致性帶來了問題，尤其是采用write-back策略的寫緩存導致異常掉電情況下內存中更新的數據未能及時寫入磁盤而丟失，而NVSRAM(Non-volatile Static random accessmemory非易失性靜態隨機存儲器)的作用就是為了備份這些重要的數據，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，用戶數據等。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MRAM作為非易失性存儲。
[0004]圖2為現有技術中混合內存的結構示意圖，如圖2所示，南橋之上涉及的數據備份主要就是內存，為了保證數據不丟失，采用的是DRAM加上NAND FLASH的混合內存結構，在掉電后利用超級電容將全部DRAM存儲的數據備份到NAND FLASH之中，以便于在系統恢復工作之后，從NAND FLASH中提取數據，繼續進行后續的工作，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，其內部采用非線性宏單元模式，為固態大容量內存的實現提供了廉價有效的解決方案。NAND FLASH存儲器具有容量較大，改寫速度快等優點，適用于大量數據的存儲，但是在備份的時候不關心DRAM中的數據內容，所有DRAM中的數據都備份到NAND FLASH中。這種數據備份方法隨著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內存，成本大大增加。所以現有技術中的混合內存結構對電容的容量要求較高，使用起來局限性較大。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中混合內存數據備份系統與方法存在的缺陷，本發明設計了一種混合內存的數據備份系統及方法，該系統及方法不需要將全部的備份數據進行備份，在保證數據不丟失的前提下，降低了備份的成本。
[0006]本發明采用如下技術方案:
[0007]—種混合內存的數據備份系統，應用于將動態隨機存取存儲器中的數據備份至非易失性存儲器中，其特征在于，所述系統包括:
[0008]用戶配置模塊，從所述數據中選擇出待備份的數據，并對所述待備份的數據進行優先級的確定，以根據所述優先級確定所述待備份的數據的備份順序，產生待備份的數據的狀態信息并發送所述狀態信息；
[0009]DRAM模塊，與所述用戶配置模塊連接，用于動態隨機存取所述數據；
[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據在所述DRAM模塊中的狀態信息；
[0011 ] NVM模塊，用于備份部分所述數據，對部分所述數據進行非易失性的存儲；
[0012]控制器，分別與所述DRAM模塊、所述NVM模塊、所述TABLE模塊相連，用于根據所述TABLE模塊中待備份的數據在DRAM模塊中的狀態信息將所述數據從所述DRAM模塊存儲至所述NVM模塊。
[0013]優選的，所述系統還包括:
[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]優選的，所述NVM模塊的存儲容量小于DRAM模塊的存儲容量。
[0016]優選的，所述待備份的數據在DRAM模塊中的狀態信息包括:需要備份的所述數據在所述DRAM模塊中的地址。
[0017]優選的，所述TABLE設置于所述DRAM模塊中。
[0018]優選的，所述TABLE模塊設置于所述NVM模塊中。
[0019]優選的，根據所述待備份的數據在DRAM模塊中的狀態信息對所述TABLE模塊進行定期更新。
[0020]優選的，在掉電之前，若所述狀態信息發生改變，則在數據備份之前對所述TABLE模塊進行更新。
[0021]優選的，所述待備份的數據包括:由用戶配置或用戶選擇的應用或數據。
[0022]優選的，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。
[0024]優選的，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。
[0025]優選的，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分層堆積，由存儲單元構成可擴展且可堆積的非易失性的3D相變存儲器。
[0026]優選的，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屬化物；以及
[0027]通過改變所述相變材料的組分調整所述相變存儲器的數據保持能力、數據寫速度、耐久壽命。
[0028]—種混合內存的數據備份方法，所述方法包括:
[0029]步驟SI =DRAM模塊存儲數據；
[0030]步驟S2 =TABLE模塊產生需要備份的所述數據在DRAM模塊中的狀態信息；
[0031]步驟S3:混合內存掉電時控制器根據所述狀態信息將所述DRAM模塊中的所述待備份的數據存儲至所述NVM模塊中。
[0032]優選的，所述步驟SI之前還包括:
[0033]步驟Sll:用戶配置模塊從所述數據中選擇出待備份的數據，并對所述待備份的數據進行優先級的確定，以根據所述優先級確定所述待備份的數據的備份順序。
[0034]優選的，所述步驟S2還包括:
[0035]步驟S21:在掉電之前，若所述DRAM模塊中的狀態信息發生改變，則在數據備份之前對所述TABLE模塊進行更新；若所述狀態信息未發生改變，則不更新。
[0036]本發明的有益效果是:
[0037]本發明提出了一種混合內存的備份方法，不必將DRAM模塊中所有的數據都備份到非易失性存儲設備中，同時也能保證用戶真正關心的配置或選擇的數據在掉電時不會丟失，降低了備份的數據量，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為本發明現有技術中RAID存儲器的結構示意圖；
[0039]圖2為本發明現有技術中混合內存的結構示意圖；
[0040]圖3為本發明一種混合內存的數據備份系統實施例一的結構示意圖；
[0041 ] 圖4為本發明TABLE模塊的位置示意圖；
[0042]圖5為本發明中的數據的分類示意圖；
[0043]圖6為本發明中3D存儲器的結構示意圖；
[0044]圖7為本發明系統中的用戶配置模塊實現的過程示意圖；
[0045]圖8為本發明一種混合內存的數據備份方法實施例二的示意圖；
[0046]圖9為本發明一種混合內存的數據備份方法之前的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]下面結合附圖對本發明進行進一步說明，需要說明的是，下面的實施例為本發明的優選實施方式，但是如下實施例并不構成對本發明的限定。
[0048]實施例一
[0049]圖3為本發明一種混合內存的數據備份系統實施例一的結構示意圖；如圖3所示，系統內包括DRAM模塊、NVM模塊、TABLE模塊(標識模塊)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據標識信息，掉電后，控制器可以根據該信息找到DRAM模塊中的數據，從而將該數據存儲至NVM模塊中。
[0050]DRAM模塊可以包括DRAM，即傳統的系統運行內存，NVM作為掉電后內存數據的部分備份，DRAM和NVM的容量不需要保持一致。因為DRAM僅僅是動態緩存，而NVM需要進行非易失性的存儲，系統對兩種存儲器的容量需求不同的，NVM在掉電恢復這個領域應用廣泛，一般采用SRAM+EEPR0M方式，實現了無須后備電池的非易失性存儲，芯片接口、時序等與標準SRAM完全兼容。NVM通常的操作都在SRAM中進行，只有當外界突然斷電或者認為需要存儲的時候才會把數據存儲到EEPROM中去，當檢測到系統上電后會把EEPROM中的數據拷貝到SRAM中，系統正常運行。
[0051]圖4為本發明TABLE模塊的位置示意圖；如圖4所示，本實施例有別于傳統的系統就在于采用了 TABLE模塊(簡稱TABLE)，它存儲了那些在掉電后DRAM中需要備份到NVM中的數據的信息，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，也可以位于系統處理器的緩存(Cache)中。同時，本發明之所以能夠減少備份的成本主要是將DRAM中的數據進行了分類，數據可以分為如下兩類，圖5為本發明中的數據的分類示意圖；如圖5所示:其一為可以在系統非易失存儲器中得到的數據，比如操作系統，系統應用程序，這些數據在掉電時無需備份，其中非易失存儲器可以為磁盤HDD，固態硬盤SSD等；其二為由用戶配置的或者用戶選擇的應用或數據，這些數據不存在于系統非易失存儲器中或者尚未來得及寫回系統非易失存儲器，因此需要在異常掉電時進行備份。
[0052]控制器根據Table控制和實現在掉電后數據從DRAM到NVM的數據備份操作，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存母板上的任意芯片中。本發明一個優選的實施例中，圖6為本發明中3D存儲器的結構示意圖；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之上設置3D存儲陣列；另外，在3D存儲陣列下的管芯(die)(即設置有晶體管邏輯電路膜層S的硅片)并沒有被完全利