对象存储控制器及其掉电保护装置和保护方法 【技术领域】
本发明涉及计算机存储技术，具体地说，是涉及一种对象存储控制器，以及一种对象存储控制器的掉电保护装置及保护方法。
背景技术
对象存储(OBS)是一种基于“对象”的接口，是块接口和文件接口的完美组合。OBS带来的一个明显好处是把存储空间分配交由对象存储控制器管理。对象存储控制器维护对象ID到磁盘块的映射，因此，它熟悉磁盘中数据块之间的逻辑关系。通过分析对象所具有的属性，可以对磁盘进行智能化的管理，包括磁盘空闲空间管理、磁盘空间分配、缓存管理等，从而提高资源的合理分配，提高高速缓冲存储器(Cache)命中率。通过对对象赋予不同的安全属性，实施认证访问，提高安全性。这种智能化的对象存储控制器，不仅要求硬件上保证系统高性能、低功耗和可扩展性，更需要硬件上有较高可靠性的保障，对可靠性的要求很高。
中国专利申请号CN200620157563.2提出的一种异构双系统总线的对象存储控制器，强调采用两种存储接口，充分利用这两种存储接口的差异，实现存储的优化分配。该控制器可以通过存储接口组成磁盘组，通过冗余、数据校验来提高系统的可靠性，但是该控制器在硬件上没有采用掉电保护控制，在系统突然断电的情况下，不能保存内存当前的数据，大大降低了数据存储的安全性和可靠性。
中国专利公开号CN101187830提出的一种掉电保护方法、装置、逻辑器件及存储系统，以及中国专利公开号CN101183801提出的一种掉电保护方法、系统和装置，主要是在系统掉电时，后备电池同时对控制单元、接口转换电路、非易失性存储设备和内存供电，立即由控制单元将内存中的数据拷贝到非易失的存储设备中，待系统电源恢复时，再由控制单元将非易失性存储设备中保存的数据读出并写入到内存中。这两种方法可以在系统电源长时间未恢复的情况下永久保存内存中的数据，节约电池电量，但是存在两点不足：
1)如果系统电源短时间恢复，由内存拷贝到非易失性存储设备要耗费许多电池电量，再由非易失性存储设备读出后写入内存，又要占用很多系统资源；
2)后备电池从一开始就需要给控制单元、接口转换电路、非易失性存储设备和内存供电，额外耗费许多电池电量。
图1示出了目前存储领域常用的掉电保护装置框图。如图1所示的掉电保护装置10，包括电池监控模块110、后备电池120、系统电源监控模块130、内存刷新模块140及内存150，其中：
电池监控模块110，与后备电池120相连，为后备电池120提供开启和关闭的控制信号，在系统掉电时开启后备电池120；在系统正常工作时，关闭后备电池120的输出以节约电池电量；
后备电池120，与电池监控模块110相连，为电池监控模块110供电，在系统掉电时根据电池监控模块110的控制信号，为内存刷新模块140和内存150供电；
系统电源监控模块130，与内存刷新模块140相连，用于在系统电源失效时向内存刷新模块140发送一个复位信号，使内存150一直工作在自刷新状态，确保其中的数据不丢失；
内存刷新模块140，与后备电池120和系统电源监控模块130相连，接受后备电池120的供电，并在系统电源监控模块130作用下确保内存150一直处于自刷新状态；及
内存150，与内存刷新模块140相连，用于存储数据。
如图1所示的掉电保护装置，如果系统电源长时间不恢复时而后备电池120中的电量耗尽时，内存150中的数据就会丢失。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是在于需要提供一种对象存储控制器，以及一种对象存储控制器的掉电保护装置及保护方法，以提高对象存储控制器的可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种对象存储控制器，包括嵌入式处理器、交换式处理器、内存、非易失性存储设备、掉电保护接口、千兆网络接口及至少一个存储接口，其中：
所述嵌入式处理器，用于提供操作环境和数据处理、调度能力；
所述交换式处理器，与所述嵌入式处理器连接，用于处理接口间的并行事务；
所述内存，与所述交换式处理器连接，用于存储数据；
所述非易失性存储设备，与所述交换式处理器连接，用于系统掉电时保存从所述内存转移过来的数据；
所述掉电保护接口，与所述交换式处理器连接，用于系统掉电时保护所述内存中的数据不丢失；
所述千兆网络接口，与所述交换式处理器连接，用于解析和处理基于对象的命令包并提供反馈；及
所述至少一个存储接口，与所述交换式处理器连接，用于为外部存储设备提供接口。
如上所述的对象存储控制器中，所述千兆网络接口，可以用于解析和处理以互联网小型计算机系统接口格式封装的所述基于对象的命令包。
如上所述的对象存储控制器中，所述至少一个存储接口，可以通过外围设备互连总线扩展接口总线或外围设备互连快速总线接口总线与所述交换式处理器连接。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种对象存储控制器的掉电保护装置，包括后备电池及内存，还包括电池电量检测模块、控制单元及非易失性存储设备，其中：
所述电池电量检测模块，与所述后备电池相连，用于检测所述后备电池的剩余电量，在所述剩余电量小于一电量预定值时，控制所述后备电池为所述控制单元及非易失性存储设备供电；
所述控制单元，与所述后备电池、内存及电池电量检测模块相连，用于将所述内存中的数据拷贝到所述非易失性存储设备中；
所述非易失性存储设备，与所述后备电池、电池电量检测模块及控制单元相连，用于保存数据。
如上所述的装置中，所述电量预定值可以根据所述非易失性存储设备的接口总线速度、所述内存的容量以及将所述内存中的数据拷贝到所述非易失性存储设备所需的功耗确定。
如上所述的装置中，所述控制单元可以在所述非易失性存储设备的专用位置设置标志位，以标识所述内存中的数据拷贝在所述非易失性存储设备中。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种对象存储控制器的掉电保护方法，系统掉电且后备电池的剩余电量低于一电量预定值时，将内存中的数据拷贝到一非易失性存储设备中。
如上所述的方法中，所述系统掉电后且所述后备电池的剩余电量不低于所述电量预定值时，可以将所述数据存储在所述内存中。
如上所述的方法中，将所述内存中的数据拷贝到所述非易失性存储设备后，可以在所述非易失性存储设备的专用位置设置标志位，以标识所述内存中地数据拷贝在所述非易失性存储设备中。
进一步地，所述系统电源恢复供电时，可以检测所述非易失性存储设备的专用位置上是否置上了标志位，是则将所述非易失性存储设备中的数据拷贝到所述内存，再从所述内存获取所述数据，否则直接从所述内存中获取所述数据。
与现有技术相比，本发明不仅提供一种高性能、低功耗、高可扩展性的对象存储控制器，还能够从硬件上保证该对象存储控制器内存数据的可靠性。在系统电源短时间恢复时，可以节约电池电量，减少系统数据恢复时间和系统数据恢复所需的资源；在系统电源长时间未恢复、后备电池电量耗尽时，仍然能够保持内存中的数据，提高了产品的竞争力。
【附图说明】
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为目前存储领域常用的掉电保护装置示意图。
图1为本发明提出的对象存储控制器实施例示意图。
图3为本发明提出的掉电保护装置实施例示意图。
图4为本发明提出的掉电保护方法实施例步骤流程图。
【具体实施方式】
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
如图2所示，本发明提出的对象存储控制器20包括嵌入式处理器210、交换式处理器220、内存230、非易失性存储设备240、掉电保护接口250、千兆网络接口260及至少一个存储接口(本实施例包括第一存储接口271和第二存储接口272共两个存储接口)，其中：
嵌入式处理器210，用于提供数据处理能力、操作运行环境和数据调度能力；
交换式处理器220，通过内部总线与嵌入式处理器210连接，用于处理任意接口之间的并行事务，主要处理IO命令；
内存230，与交换式处理器220连接，用于暂时存储所需要的各种数据包括各种程序等；
非易失性存储设备240，通过外部总线与交换式处理器220连接，用于保存系统掉电时从内存转移过来的数据；
掉电保护接口250，通过外部总线与交换式处理器220连接，用于通过掉电保护装置保护系统主电源掉电时内存230中的数据不丢失；
千兆以太网接口260，与交换式处理器220连接，用于解析和处理用户发送过来的以互联网小型计算机系统接口(ISCSI)格式封装的基于对象的命令包，之后将经过处理器解析和处理后的命令包返回给用户；
存储接口，通过外围设备互连总线扩展接口(PCI-X)总线或外围设备互连快速总线接口(PCI-E)总线与交换式处理器220连接，用于根据实际的外部存储设备提供接口，这些外部存储设备比如可以是串行硬盘(SATA)、小型计算机系统接口(SCSI)的硬盘、串行连接SCSI(SAS)接口的硬盘或者光纤通道(FC)接口的硬盘等。
现有的对象存储器基于总线式架构，在多输入输出(IO)请求时容易产生瓶颈。图2示出的这种交换式架构的对象存储处理器支持任意接口到其它接口的并行事务，解决现有技术中多IO请求时的瓶颈，结合XScale架构的嵌入式处理、交换式架构的IO处理器、以及高速的网络接口和存储接口，具有高性能、低功耗和高可扩展性的特点。同时，还提供了掉电保护接口250，可以保证系统电源掉电时内存数据不丢失，为对象存储控制器提供可靠性的保障。
图3示出了本发明所述的掉电保护装置实施例。如图3所示，本实施例所示的掉电保护装置30与图1所示的现有技术中的掉电保护装置10相比，还包括电池电量检测模块360、控制单元370及非易失性存储设备380，其中：
电池电量检测模块360，与后备电池120相连，系统掉电时接受后备电池120的供电，用于不断检测后备电池120的剩余电量，在后备电池120剩余电量小于后备电池120的电量预定值时，向后备电池120发送使能信号，控制后备电池120为控制单元370和非易失性存储设备380供电；
其中，后备电池的电量预定值由非易失性存储设备380的接口总线速度、内存150的容量及将内存150中的数据从内存150中拷贝到非易失性存储设备380所需的功耗决定，保证在后备电池150的电量耗尽前，能及时将内存150中的数据拷贝到非易失性存储设备380中；
控制单元370，与后备电池120、内存150及电池电量检测模块360相连，用于将内存150中的数据拷贝到非易失性存储设备380中，并在非易失性存储设备380中的专用位置设置一个标志位，其中该专用位置时系统协商好并预先设置的，该专用位置的地址固定、权限专有；
非易失性存储设备380，与后备电池120、电池电量检测模块360及控制单元370相连，用于保存数据；
如果系统电源断电后在短时间内恢复，电池电量检测模块360检测到后备电池120的剩余电量高于预定值，则关闭使能信号，后备电池120不对控制单元370和非易失性存储设备380供电，以节约电量，数据依然存储在内存150中，不拷贝到非易失性存储设备。待系统恢复时，由于数据在内存150中，可以节约系统的恢复时间。
如果系统电源断电后长时间未恢复，电池电量检测模块360检测到后备电池120的剩余电量低于预定值，则发出使能信号，使后备电池120对控制单元370和非易失性存储设备380供电，控制单元370将内存150中的数据拷贝到非易失性存储设备380中，即便此后后备电池120的剩余电量耗尽，数据保存在非易失性存储设备380中，因此数据不会丢失。待系统恢复时，再将非易失性存储设备380中数据读出，写入内存150中。
图4示出了一种对象存储控制器的掉电保护方法实施例。对照图3所示的掉电保护装置，图4示出的该实施例包括如下步骤：
步骤410，检测系统电源是否正常工作，是则转步骤412，否则转步骤420；
步骤412，关闭后备电池的输出以节约电池电量，由系统电源供电，使得内存由系统CPU控制；
步骤420，通过后备电池120对内存及内存刷新模块供电，同时检测后备电池120的剩余电量，并判断该剩余电量是否低于预定值，是则转步骤430执行，否则转步骤440执行；
步骤430，在后备电池的供电下，将内存150中的数据拷贝到非易失性存储设备380中，然后转步骤440执行；
步骤440，判断系统电源是否恢复供电，没有恢复则转步骤420，已经恢复转步骤450；
步骤450，检测非易失性存储设备380的专用位置，并判断该专用位置上是否置上了标志位，是则转步骤460，否则转步骤470；
步骤460，表明掉电时内存150中的数据保存在非易失性存储设备380中，将非易失性存储设备380中的数据拷贝到内存150中再从所述内存150中读取数据或者写入硬盘等等，结束。
步骤470，表明掉电时内存150中的数据仍然保存在内存150中，直接从内存150中读取数据或者写入硬盘等等，结束。
上述对象存储控制器的掉电保护方法实施例，能够从硬件上保证在系统主电源掉电时，及时切换到后备电池120，通过后备电池120对内存150等进行供电，保证系统电源短时间恢复时内存数据不丢失。系统电源恢复时，控制单元370不需要从非易失性存储设备380读出数据再写入内存150，从而节省系统恢复时间和系统资源。由于不需要对控制单元370和非易失性存储设备380供电，节约了后备电池120的电量。通过电池电量检测模块360对后备电池120剩余电量的检测，在低于电量预定值的时候，后备电池120对控制单元370和非易失性存储设备380供电，控制单元370将数据从内存150中拷贝到非易失性存储设备380，将内存150中的数据保存在非易失性存储设备380中，保证系统电源长时间不恢复时，即便后备电池120的电量耗尽，也保证了数据不丢失。系统电源恢复时，控制单元370将非易失性存储设备380中的数据读出并写入内存150中。
上述掉电保护方法，在将数据从内存150拷贝到非易失性存储设备380时，会在非易失性存储设备380的专用位置置上标志位，待系统电源恢复时，查询该标志位，从而判定掉电时的数据是保存在内存150中还是在非易失性存储设备380中。
上述掉电保护方法，在系统电源恢复的时候，会对后备电池120进行充电。由于不是系统异常掉电，因此关闭了后备电池120对内存150、内存刷新模块140和电池电量检测模块360的供电，且内存150由CPU控制，即使此时的后备电池120剩余电量低于电量预定值，系统也不会误认为是掉电的情况而将内存150的数据拷贝到非易失性存储设备380中。
通过该掉电保护方法，可以最大程度上节约后备电池120中的电量，节省系统数据恢复时间和系统数据资源，保证内存150中的数据不丢失，从而提高对象存储控制器20对安全性和可靠性的要求，提高产品的竞争力。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。