一种混合内存的数据备份系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种混合内存的数据备份系统及方法。
【背景技术】
[0002]在计算机的服务器中存储有计算结果与服务信息等重要的数据，这些数据一般临时性的存储于缓存或者是内存之中，这些数据对于企业级的服务器来说至关重要，往往会在掉电的一瞬间丢失，所以在掉电的时候，对上述数据进行及时的备份是通信领域中一个值得研究的问题。
[0003]目前对于服务器来说，南桥(South Bridge)是基于Intel处理器的个人电脑主板芯片组两枚芯片中的一枚，图1为现有技术中南桥以下涉及的数据备份独立磁盘冗余阵列(RAID)存储器的结构示意图，其中的DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器(Storage)缓存是为了减少中央处理器透过I/O读写磁盘的次数，提升I/O读写的效率，用一部分的内存来存储访问比较频繁的磁盘的内容，磁盘缓存的存在对于数据访问的一致性带来了问题，尤其是采用write-back策略的写缓存导致异常掉电情况下内存中更新的数据未能及时写入磁盘而丢失，而NVSRAM(Non-volatile Static random accessmemory非易失性静态随机存储器)的作用就是为了备份这些重要的数据，称之为写记录(write-journal)，比如文件位置目录，文件分段表格，镜像表格，用户数据等。一般NVSRAM的容量很小，在Mb量级，比如1Mb，8Mb，16Mb，一般采用Nor Flash或者MRAM作为非易失性存储。
[0004]图2为现有技术中混合内存的结构示意图，如图2所示，南桥之上涉及的数据备份主要就是内存，为了保证数据不丢失，采用的是DRAM加上NAND FLASH的混合内存结构，在掉电后利用超级电容将全部DRAM存储的数据备份到NAND FLASH之中，以便于在系统恢复工作之后，从NAND FLASH中提取数据，继续进行后续的工作，NAND FLASH作为备份的非易失性存储，一般要求高密度，容量要大于或等于DRAM，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND FLASH存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，但是在备份的时候不关心DRAM中的数据内容，所有DRAM中的数据都备份到NAND FLASH中。这种数据备份方法随着DRAM容量的增加备份时间也随之增加，且FLASH容量也随之增大，对超级电容的容量要求也越高，因此相对一般的DRAM内存，成本大大增加。所以现有技术中的混合内存结构对电容的容量要求较高，使用起来局限性较大。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中混合内存数据备份系统与方法存在的缺陷，本发明设计了一种混合内存的数据备份系统及方法，该系统及方法不需要将全部的备份数据进行备份，在保证数据不丢失的前提下，降低了备份的成本。
[0006]本发明采用如下技术方案:
[0007]—种混合内存的数据备份系统，应用于将动态随机存取存储器中的数据备份至非易失性存储器中，其特征在于，所述系统包括:
[0008]用户配置模块，从所述数据中选择出待备份的数据，并对所述待备份的数据进行优先级的确定，以根据所述优先级确定所述待备份的数据的备份顺序，产生待备份的数据的状态信息并发送所述状态信息；
[0009]DRAM模块，与所述用户配置模块连接，用于动态随机存取所述数据；
[0010]TABLE模块，分别与所述DRAM模块及所述用户配置模块连接，用于存储待备份的数据在所述DRAM模块中的状态信息；
[0011 ] NVM模块，用于备份部分所述数据，对部分所述数据进行非易失性的存储；
[0012]控制器，分别与所述DRAM模块、所述NVM模块、所述TABLE模块相连，用于根据所述TABLE模块中待备份的数据在DRAM模块中的状态信息将所述数据从所述DRAM模块存储至所述NVM模块。
[0013]优选的，所述系统还包括:
[0014]备份电源，分别与所述DRAM模块、所述NVM模块、所述TABLE模块、所述控制器连接，用于掉电后为所述DRAM模块、所述NVM模块、所述TABLE模块、所述控制器提供电能。
[0015]优选的，所述NVM模块的存储容量小于DRAM模块的存储容量。
[0016]优选的，所述待备份的数据在DRAM模块中的状态信息包括:需要备份的所述数据在所述DRAM模块中的地址。
[0017]优选的，所述TABLE设置于所述DRAM模块中。
[0018]优选的，所述TABLE模块设置于所述NVM模块中。
[0019]优选的，根据所述待备份的数据在DRAM模块中的状态信息对所述TABLE模块进行定期更新。
[0020]优选的，在掉电之前，若所述状态信息发生改变，则在数据备份之前对所述TABLE模块进行更新。
[0021]优选的，所述待备份的数据包括:由用户配置或用户选择的应用或数据。
[0022]优选的，所述NVM模块包括采用后道工艺制程的3D存储器；以及
[0023]所述3D存储器的外围电路与所述控制器集成于同一管芯内。
[0024]优选的，所述3D存储器与所述DRAM模块的接口控制器集成于同一管芯内。
[0025]优选的，所述NVM包括3D相变存储器，所述相变存储器的存储元件与双向阈值开关分层堆积，由存储单元构成可扩展且可堆积的非易失性的3D相变存储器。
[0026]优选的，所述3D相变存储器使用相变材料作为电子存储器，所述相变材料包括多组分硫属化物；以及
[0027]通过改变所述相变材料的组分调整所述相变存储器的数据保持能力、数据写速度、耐久寿命。
[0028]—种混合内存的数据备份方法，所述方法包括:
[0029]步骤SI =DRAM模块存储数据；
[0030]步骤S2 =TABLE模块产生需要备份的所述数据在DRAM模块中的状态信息；
[0031]步骤S3:混合内存掉电时控制器根据所述状态信息将所述DRAM模块中的所述待备份的数据存储至所述NVM模块中。
[0032]优选的，所述步骤SI之前还包括:
[0033]步骤Sll:用户配置模块从所述数据中选择出待备份的数据，并对所述待备份的数据进行优先级的确定，以根据所述优先级确定所述待备份的数据的备份顺序。
[0034]优选的，所述步骤S2还包括:
[0035]步骤S21:在掉电之前，若所述DRAM模块中的状态信息发生改变，则在数据备份之前对所述TABLE模块进行更新；若所述状态信息未发生改变，则不更新。
[0036]本发明的有益效果是:
[0037]本发明提出了一种混合内存的备份方法，不必将DRAM模块中所有的数据都备份到非易失性存储设备中，同时也能保证用户真正关心的配置或选择的数据在掉电时不会丢失，降低了备份的数据量，对备份电源的容量需求也降低，因而降低了整个备份过程的成本。
【附图说明】
[0038]图1为本发明现有技术中RAID存储器的结构示意图；
[0039]图2为本发明现有技术中混合内存的结构示意图；
[0040]图3为本发明一种混合内存的数据备份系统实施例一的结构示意图；
[0041 ] 图4为本发明TABLE模块的位置示意图；
[0042]图5为本发明中的数据的分类示意图；
[0043]图6为本发明中3D存储器的结构示意图；
[0044]图7为本发明系统中的用户配置模块实现的过程示意图；
[0045]图8为本发明一种混合内存的数据备份方法实施例二的示意图；
[0046]图9为本发明一种混合内存的数据备份方法之前的示意图。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图对本发明进行进一步说明，需要说明的是，下面的实施例为本发明的优选实施方式，但是如下实施例并不构成对本发明的限定。
[0048]实施例一
[0049]图3为本发明一种混合内存的数据备份系统实施例一的结构示意图；如图3所示，系统内包括DRAM模块、NVM模块、TABLE模块(标识模块)和控制器，TABLE模块与DRAM模块、NVM(Non-Vc)Iatile Memory非易失性存储器)模块相连，将DRAM模块中的待备份的数据标识信息，掉电后，控制器可以根据该信息找到DRAM模块中的数据，从而将该数据存储至NVM模块中。
[0050]DRAM模块可以包括DRAM，即传统的系统运行内存，NVM作为掉电后内存数据的部分备份，DRAM和NVM的容量不需要保持一致。因为DRAM仅仅是动态缓存，而NVM需要进行非易失性的存储，系统对两种存储器的容量需求不同的，NVM在掉电恢复这个领域应用广泛，一般采用SRAM+EEPR0M方式，实现了无须后备电池的非易失性存储，芯片接口、时序等与标准SRAM完全兼容。NVM通常的操作都在SRAM中进行，只有当外界突然断电或者认为需要存储的时候才会把数据存储到EEPROM中去，当检测到系统上电后会把EEPROM中的数据拷贝到SRAM中，系统正常运行。
[0051]图4为本发明TABLE模块的位置示意图；如图4所示，本实施例有别于传统的系统就在于采用了 TABLE模块(简称TABLE)，它存储了那些在掉电后DRAM中需要备份到NVM中的数据的信息，这些信息可以包括需要备份信息在DRAM中的地址等，Table可以位于DRAM中，也可以位于NVM中，也可以位于系统处理器的缓存(Cache)中。同时，本发明之所以能够减少备份的成本主要是将DRAM中的数据进行了分类，数据可以分为如下两类，图5为本发明中的数据的分类示意图；如图5所示:其一为可以在系统非易失存储器中得到的数据，比如操作系统，系统应用程序，这些数据在掉电时无需备份，其中非易失存储器可以为磁盘HDD，固态硬盘SSD等；其二为由用户配置的或者用户选择的应用或数据，这些数据不存在于系统非易失存储器中或者尚未来得及写回系统非易失存储器，因此需要在异常掉电时进行备份。
[0052]控制器根据Table控制和实现在掉电后数据从DRAM到NVM的数据备份操作，其可以是一颗独立的芯片，比如缓存至闪存控制器(cache-to-Flash Controller)芯片，也可以IP的形式集成在混合内存母板上的任意芯片中。本发明一个优选的实施例中，图6为本发明中3D存储器的结构示意图；如图6所示，NVM为采用后道工艺制程的3D存储器，即在硅片之上设置有晶体管逻辑电路膜层S，该晶体管逻辑电路膜层S可设置有3D NVM的外部控制电路、控制器和/或DRAM接口控制器等元器件，并于上述晶体管逻辑电路膜层S之上设置3D存储阵列；另外，在3D存储阵列下的管芯(die)(即设置有晶体管逻辑电路膜层S的硅片)并没有被完全利