硬碟鏡像系統的製作方法
2023-05-22 03:03:26 2
專利名稱：硬碟鏡像系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及硬碟間數據傳輸技術，更具體地說，涉及一種硬碟鏡像系統。
背景技術：
硬碟鏡像即Disk Mirroring，是容錯磁碟陣列技術最傳統的一種形式，作為RAID級別1，在工業界中相對地最被了解，它最重要的優點是百分之百的數據冗餘。RAID 1通過簡單地將一個盤上的所有數據拷貝到第二個盤上(或等價的存儲設備上)來實現數據冗餘，這種方法雖然簡單且實現起來相對較容易，但它的缺點是要比單個無冗餘硬碟貴一倍，因為必需另一個硬碟用作第一個硬碟的鏡像。
硬碟鏡像最簡單的形式，是通過把二個硬碟連結在一個控制器上來實現的，數據寫在某一硬碟上時，它同時被寫在相應的鏡像盤上。當一個盤驅動器發生故障，計算機系統仍能正常工作，因為它可以在剩下的無問題的好盤上操作數據。鏡像系統容錯性能好，可以提高讀數據的速度。
為了充分利用硬碟鏡像技術的優勢，在本領域內需要一種新型的硬碟鏡像系統。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種新的硬碟鏡像系統，使之能快速地存取。
根據本實用新型的一方面，提供一種硬碟鏡像系統，將數個硬碟控制器和一DMA控制器或CPU中央處理器直接掛接與同一系統總線上，所述DMA控制器或CPU中央處理器能夠直接通過所述系統總線實現掛接在所述硬碟控制器上的硬碟之間的數據交換。
根據本實用新型的第二方面，提供一種硬碟鏡像系統，包括掛接在系統總線上的中央處理器核心、DMA控制器、以及一個或數個硬碟總線控制器，所述硬碟總線控制器為IDE/ATA控制器，且所述IDE/ATA控制器直接掛接在所述系統總線上，所述DMA控制器能夠直接通過所述系統總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟之間的數據交換。
根據本實用新型的一實施例，所述系統總線為AHB總線、CoreConnect總線、Wishbone總線、SOC-IT總線或者CoreFram總線。
根據本實用新型的一實施例，所述系統總線為AHB總線，所述AHB總線上還掛接有存儲器、APB橋接、加密/解密裝置、乙太網接口以及1394接口；一APB總線通過所述APB橋接與所述AHB總線相連，所述APB總線上掛接有USB接口；所述DMA控制器可直接通過所述AHB系統總線和APB總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟、所述存儲器、掛接在所述USB接口上的存儲裝置、乙太網以及掛接在所述1394接口上的裝置之間的數據交換。
根據本實用新型的第三方面，提供一種嵌入式硬碟鏡像系統，封裝在一外殼內，包括數個硬碟總線控制器接口、乙太網接口、USB接口和1394接口，所述外殼內包括中央處理器核心、DMA控制器、以及數個硬碟總線控制器，所述硬碟控制器為IDE/ATA控制器，且所述IDE/ATA控制器直接掛接在所述系統總線上，所述DMA控制器能夠直接通過所述系統總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟之間的數據交換。
根據本實用新型的一實施例，所述系統總線為AHB總線、CoreConnect總線、Wishbone總線、SOC-IT總線或者CoreFram總線。
根據本實用新型的一實施例，所述系統總線為AHB總線，所述AHB總線上還掛接有存儲器、APB橋接、加密/解密裝置、乙太網接口以及1394接口；一APB總線通過所述APB橋接與所述AHB總線相連，所述APB總線上掛接有USB接口；所述DMA控制器可直接通過所述AHB系統總線和APB總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟、所述存儲器、掛接在所述USB接口上的存儲裝置、乙太網以及掛接在所述1394接口上的裝置之間的數據交換。
根據本實用新型的第四方面，提供一種板級硬碟鏡像系統，數個硬碟總線控制器與一DMA控制器直接掛接與PCI總線上；所述硬碟總線控制器為IDE/ATA控制器；所述數個硬碟總線控制器與DMA控制器均集成在一PCI卡上，所述PCI卡包括PCI接口和IDE/ATA接口。
根據本實用新型的一實施例，所述PCI卡還包括USB接口、乙太網接口以及1394接口。
採用本實用新型的技術方案，直接在AHB總線上掛接多個IDE/ATA接口，可以提高存取速度，可用於硬碟鏡像、冗餘備份、容錯校驗備份場合。對於集成在PCI總線上的IDE接口也一致，由DMA控制器通過PCI總線讀取掛接其上的一個IDE接口的硬碟(Slave模式)中數據，向同樣掛接在該總線上的多個IDE接口(S1ave模式)進行寫入操作。
本實用新型的上述的以及其它的特徵、性質和優勢將通過
以下結合附圖對實施例的描述而變得更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特徵，其中，圖1是根據本實用新型的一實施例的硬碟鏡像系統的結構圖；圖2是根據本實用新型的嵌入式硬碟鏡像系統的接口示意圖；圖3是根據本實用新型的一實施例的PCI板級硬碟鏡像系統的結構圖；圖4是根據本實用新型的一實施例的PCI板級硬碟鏡像系統的接口示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術方案。
圖1是根據本實用新型的一實施例的硬碟鏡像系統的結構圖，如圖1所示，本實用新型硬碟鏡像系統100包括掛接在系統總線101上的中央處理器核心102、APB橋接104、DMA控制器106、存儲器108以及數個硬碟總線控制器110，其中，硬碟總線控制器110為IDE/ATA控制器，且IDE/ATA控制器110直接掛接在系統總線101上。通過這種改進，就節省了中間轉換級別，簡化了處理步驟。相比較於現有的硬碟鏡像系統，具有造價低、轉換快的優點。參考圖1還可見，在該實施例中，系統總線101採用AHB總線，AHB總線101上可掛接一個或多個IDE/ATA控制器110，此外，AHB總線通過APB橋接104與APB總線112相連，APB總線112上掛接有USB接口114，並且AHB總線101上還可以掛接有加密/解密裝置116。
直接在AHB總線上掛接一個IDE/ATA接口、或者多個IDE/ATA接口，而不是通過中轉，這樣可以省去中間轉換的控制器模塊，並且在協議轉換上沒有中間協議級，能夠提高訪問IDE/ATA速度。
上述硬碟鏡像系統的硬碟鏡像功能的實現方式如下讀取一個IDE接口的硬碟(Slave模式)中數據，由DMA控制器通過AHB總線向同樣掛接在該AHB總線上的多個IDE接口(Slave模式)進行寫入操作。可做硬碟鏡像，類似於Ghost一樣可同時鏡像多個硬碟。(這裡多個的數目取決於SOC晶片總線的線延時，以不出現總線上數據不穩定為標準)。
硬碟鏡像實現冗餘備份功能在需要進行雙備份的場合，系統提供有雙備份硬碟，總線結構設計為雙IDE/ATA接口，當數據通過乙太網口達到中央處理器核心時，中央處理器核心通過AHB總線將數據同時提供給雙IDE/ATA接口，這樣兩個IDE/ATA設備能夠同時進行數據備份，內容為完全相同。
通過硬碟鏡像實現容錯校驗功能在需要進行多級硬碟能夠容錯校驗及備份的場合，系統為帶有奇數級別的硬碟陣列(如三機、五機等)，通過對相同位置數據的異或(XOR)來進行容錯校驗，並可將校驗出的正確硬碟數據進行回備。
根據本實用新型的實施例，系統總線101還可以使用其他非AHB總線結構如IBM公司的CoreConnect總線、開放源核的Wishbone總線、或者MIPS公司的SOC-IT總線，以及CoreFram總線等，在這些非AHB(參考ARM公司的AMBA總線規範)總線結構的高性能總線上掛接多個IDE/ATA接口控制器，從而CPU或DMA控制器能夠將來自某個IDE/ATA控制器、乙太網、USB、1394接口的數據直接提供給其他的IDE/ATA接口，從而完成數據備份功能。這樣的硬體結構也可實現硬碟鏡像、冗餘備份和容錯校驗備份功能。
在上述的硬碟鏡像系統的基礎上，本實用新型還提供一種嵌入式硬碟鏡像系統，無PCI接口，它無需連接計算機，軟體放置在硬體系統的Flash(快閃記憶體)中。該嵌入式系統硬體上支持10M/100M乙太網接口、串行通用總線USB1.1/2.0接口，火線1394接口，同時支持多個IDE/ATA接口(不同的硬體系統分別支持並行ATA或者支持串行ATA，同時支持並行和串行ATA的SOC晶片需要在內部結構中加入同步協調器)。
圖2是根據本實用新型的嵌入式硬碟鏡像系統的接口示意圖，包括封裝在一外殼200內的數個硬碟總線控制器接口202、乙太網接口204、USB接口205和1394接口206，其中，外殼200內包括中央處理器核心、DMA控制器、以及數個硬碟總線控制器，硬碟控制器為IDE/ATA控制器，且IDE/ATA控制器直接掛接在系統總線上，DMA控制器能夠直接通過所述系統總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟之間的數據交換。即採用上述圖1的硬體結構，其中的系統總線也可以使用其他非AHB總線結構如IBM公司的CoreConnect總線、開放源核的Wishbone總線、或者MIPS公司的SOC-IT總線，以及CoreFram總線等。
該系統能夠通過多種外設接口來獲取數據，存入IDE/ATA設備的1～3硬碟中。如通過乙太網口獲取數據，同時寫入到3個硬碟設備中；或者通過USB2.0接口讀取數據，寫入到指定的硬碟設備中；或者通過火線1394讀取數據，寫入到指定硬碟設備中。同樣，也可從IDE/ATA設備中將數據回備到目標接口中去。
本實用新型的另一方面是提供一種板級硬碟鏡像系統，具體地說是一種PCI板級硬碟鏡像系統。在PCI板級硬碟鏡像系統中，板卡與PCI總線插槽相接，在PCI總線上，掛多個IDE/ATA接口控制器模塊，包括並行ATA和串行ATA，從而CPU處理器或DMA控制器能夠選擇是屏蔽某個ATA設備使其不可讀寫、或者是全選ATA設備使其可讀寫，將來自某個IDE/ATA控制器、乙太網、USB、1394接口的數據直接提供給其他可寫的IDE/ATA接口，從而完成數據備份功能。該結構同時支持多個IDE/ATA接口，不同版本的硬體系統分別支持並行ATA或者支持串行ATA，同時支持並行和串行ATA的板級系統需要在板級內部結構中加入同步協調控制器。
其結構圖參考圖3所示，數個硬碟總線控制器302與一DMA控制器304直接掛接與PCI總線300上；硬碟總線控制器302為IDE/ATA控制器；數個硬碟總線控制器302與DMA控制器304均集成在一PCI卡上。
該種PCI卡包括PCI接口和IDE/ATA接口，按照本實用新型的一個實施例，還包括USB接口、乙太網接口以及1394接口。圖4示出了其一個實施例的接口結構圖，其中僅僅示出了PCI板卡400上的PCI接口402和數個IDE/ATA接口404，但是，需要理解，本實用新型可用的接口不限於此。
PCI板級硬碟鏡像系統在計算機系統中可以與計算機外設10M/100M乙太網接口、串行通用總線USB1.1/2.0接口，火線1394接口等來進行硬碟鏡像、冗餘備份和容錯校驗備份功能。
該PCI板級硬碟鏡像系統能夠提供多硬碟鏡像和備份功能，能夠在現有的板級計算機基礎上，通過插入一塊PCI卡，該PCI卡上留有多個IDE/ATA接口，連接多塊硬碟，從而能夠將一個硬碟中的數據一次全部鏡像到其餘的硬碟中。也能提供網絡硬碟鏡像功能，從乙太網得到數據從而一次性鏡像到所有硬碟中。另外通過USB2.0/1.1或1394接口也能夠將數據一次性鏡像到所有硬碟中。
採用本實用新型的技術方案，直接在AHB總線上掛接多個IDE/ATA接口，可以提高存取速度，可用於硬碟鏡像、冗餘備份、容錯校驗備份場合。對於集成在PCI總線上的IDE接口也一致，由DMA控制器通過PCI總線讀取掛接其上的一個IDE接口的硬碟(Slave模式)中數據，向同樣掛接在該總線上的多個IDE接口(Slave模式)進行寫入操作。
上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現或使用本實用新型的，熟悉本領域的人員可在不脫離本實用新型的實用新型思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本實用新型的保護範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特徵的最大範圍。
權利要求1.一種硬碟鏡像系統，其特徵在於，將數個硬碟控制器和一DMA控制器或CPU中央處理器直接掛接與同一系統總線上，所述DMA控制器或CPU中央處理器能夠直接通過所述系統總線實現掛接在所述硬碟控制器上的硬碟之間的數據交換。
2.一種硬碟鏡像系統，其特徵在於，包括掛接在系統總線上的中央處理器核心、DMA控制器、以及多個硬碟總線控制器，所述硬碟總線控制器為IDE/ATA控制器，且所述IDE/ATA控制器直接掛接在所述系統總線上，所述DMA控制器或中央處理器作為總線主設備能夠直接通過所述系統總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟之間的數據交換。
3.如權利要求2所述的硬碟鏡像系統，其特徵在於，所述系統總線為AHB總線、CoreConnect總線、Wishbone總線、SOC-IT總線或者CoreFram總線。
4.如權利要求3所述的硬碟鏡像系統，其特徵在於，所述系統總線為AHB總線，所述AHB總線上還掛接有存儲器、APB橋接、加密/解密裝置、乙太網接口以及1394接口；一APB總線通過所述APB橋接與所述AHB總線相連，所述APB總線上掛接有USB接口；所述DMA控制器可直接通過所述AHB系統總線和APB總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟、所述存儲器、掛接在所述USB接口上的存儲裝置、乙太網以及掛接在所述1394接口上的裝置之間的數據交換。
5.一種嵌入式硬碟鏡像系統，其特徵在於，封裝在一外殼內，包括數個硬碟總線控制器接口、乙太網接口、USB接口和1394接口，所述外殼內包括中央處理器核心、DMA控制器、以及數個硬碟總線控制器，所述硬碟控制器為IDE/ATA控制器，且所述IDE/ATA控制器直接掛接在所述系統總線上，所述DMA控制器能夠直接通過所述系統總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟之間的數據交換。
6.如權利要求5所述的嵌入式硬碟鏡像系統，其特徵在於，所述系統總線為AHB總線、CoreConnect總線、Wishbone總線、SOC-IT總線或者CoreFram總線。
7.如權利要求6所述的嵌入式硬碟鏡像系統，其特徵在於，所述系統總線為AHB總線，所述AHB總線上還掛接有存儲器、APB橋接、加密/解密裝置、乙太網接口以及1394接口；一APB總線通過所述APB橋接與所述AHB總線相連，所述APB總線上掛接有USB接口；所述DMA控制器可直接通過所述AHB系統總線和APB總線實現掛接在所述IDE/ATA控制器上的硬碟、所述存儲器、掛接在所述USB接口上的存儲裝置、乙太網以及掛接在所述1394接口上的裝置之間的數據交換。
8.一種板級硬碟鏡像系統，其特徵在於，數個硬碟總線控制器與一DMA控制器直接掛接與PCI總線上；所述硬碟總線控制器為IDE/ATA控制器；所述數個硬碟總線控制器與DMA控制器均集成在一PCI卡上，所述PCI卡包括PCI接口和IDE/ATA接口。
9.如權利要求8所述的板級硬碟鏡像系統，其特徵在於，所述PCI卡還包括USB接口、乙太網接口以及1394接口。
專利摘要本實用新型揭示了一種硬碟鏡像系統，將數個硬碟控制器和一DMA控制器或CPU中央處理器直接掛接與同一系統總線上，所述DMA控制器或CPU中央處理器能夠直接通過系統總線實現掛接在硬碟控制器上的硬碟之間的數據交換。採用本實用新型的技術方案，直接在AHB總線上掛接多個IDE/ATA接口，可以提高存取速度，可用於硬碟鏡像、冗餘備份、容錯校驗備份場合。對於集成在PCI總線上的IDE接口也一致，由DMA控制器或CPU中央處理器通過PCI總線讀取掛接其上的一個IDE接口的硬碟(Slave模式)中數據，向同樣掛接在該總線上的多個IDE接口(Slave模式)進行寫入操作。
文檔編號G06F11/20GK2814516SQ200520043919
公開日2006年9月6日 申請日期2005年7月29日 優先權日2005年7月29日
發明者韓澤耀 申請人:韓澤耀