存储器的自适应冗余控制系统、方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及存储器控制，尤其涉及一种存储器的自适应冗余控制系统、方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着通信技术、航天技术的飞速发展，星上存储器技术也得到了提升，基于nvme技术的星载固态存储器逐渐发展和应用起来。星载nvme固态存储器具有高速率、大容量等特点，其系统组成较为复杂、可靠性要求高。同时由于卫星工作环境存在粒子辐射等影响，有必要对星载存储器进行冗余和容错设计，提高其可靠性和使用寿命。

2、星载nvme固态存储器使用cpu或soc来进行存储控制，当主控芯片或存储介质出现异常时，主控芯片相对应的整个存储系统会无法工作。一般地，可通过硬件或软件备份的方案来进行冗余设计，提升可靠性。

3、常见的冗余设计方案为：对整个固态存储器系统进行完整的复制备份，当主份或备份存储子系统中的某一组件异常时，进行存储子系统切换，此时，被替换的整个存储子系统及其配套组件都无法使用，资源利用率较低；更严重的情况，当主备子系统中各有一个组件失效时，整个存储系统都无法使用，固态存储器系统的可靠性较低。

技术实现思路

1、本发明提出一种存储器的自适应冗余控制系统、方法、设备及存储介质，解决了现有技术中通过对整个固态存储器系统进行完整的复制备份来实现冗余控制，存在资源利用率较低，且当主备子系统中各有一个组件失效时，整个存储系统都无法使用，导致固态存储器系统的可靠性较低等问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明第一方面提供了一种存储器的自适应冗余控制系统，包括主存储器系统和备存储器系统，所述主存储器系统和备存储器系统均包括依次连接的控制层、驱动层和存储介质层，所述控制层与驱动层之间通过控制总线连接，所述驱动层与存储介质层通过数据总线连接；所述主存储器系统的驱动层与备存储器系统的驱动层之间通过冗余互联总线连接；所述存储介质层用于提供大容量存储空间；所述控制层用于监控各组件的运行状态，并根据各组件的运行状态发布总线选通控制指令，所述驱动层根据总线选通控制指令执行上下行总线选通动作。

4、本发明采用分层次的固态存储器架构设计，在驱动层中增加冗余总线设计，可实现组件级别的自适应冗余控制，将冗余控制和切换管理做到更加精细，实现多组件冗余组合模式，提高资源利用率和系统稳定性，更大地提升星载nvme固态存储器的鲁棒性和使用寿命。

5、具体地，所述驱动层包括总线处理单元，所述总线处理单元包括：

6、第一上行选通单元，根据总线选通控制指令选择上行总线的数据通道来自主存储器系统还是备存储器系统；

7、第二上行选通单元，根据总线选通控制指令选择上行总线的数据通道去往主存储器系统还是备存储器系统；

8、第一下行选通单元，根据总线选通控制指令选择下行总线的数据通道来自主存储器系统还是备存储器系统；

9、第二下行选通单元，根据总线选通控制指令选择下行总线的数据通道去往主存储器系统还是备存储器系统。

10、进一步地，在主存储器系统或备存储器系统中：第一上行选通单元的下游与存储介质层连接，第一上行选通单元的上游与第二上行选通单元连接，第二上行选通单元的上游与控制层连接；第一下行选通单元的上游与控制层连接，第一下行选通单元的下游与第二下行选通单元连接，第二下行选通单元的下游与存储介质层连接；

11、在主存储器系统与备存储器系统之间：主存储器系统的第一上行选通单元的下游与备存储器系统的第二上行选通单元连接，主存储器系统的第二上行选通单元的上游与备存储器系统的第一上行选通单元连接；主存储器系统的第一下行选通单元的上游与备存储器系统的第二下行选通单元连接，主存储器系统的第二下行选通单元的下游与备存储器系统的第一下行选通单元连接。

12、进一步地，所述驱动层包括总线保护单元，所述总线保护单元用于在总线处理单元出现异常时进行程序刷新。

13、具体地，所述驱动层包括载荷与驱动处理单元，所述载荷与驱动处理单元用于载荷数据的接入处理、缓存处理以及存储读写驱动处理。

14、本发明第二方面提供了一种存储器的自适应冗余控制方法，包括以下步骤：

15、通过控制层实时监控各组件的运行状态，并根据各组件的运行状态发布总线选通控制指令；

16、根据总线选通控制指令执行上下行总线选通动作，链接主存储器系统和备存储器系统的总线选通路径；

17、根据总线选通路径启动主存储器系统和备存储器系统的处理流程。

18、具体地，当监控到主存储器系统和/或备存储器系统中的不同组件出现异常时，通过驱动层的总线处理单元切断异常组件的上下行总线选通路径，将主存储器系统或备存储器系统中与异常组件对应的正常组件接入。

19、本发明第三方面提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述自适应冗余控制方法的步骤。

20、本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述自适应冗余控制方法的步骤。

技术特征：

1.一种存储器的自适应冗余控制系统，其特征在于，包括主存储器系统和备存储器系统，所述主存储器系统和备存储器系统均包括依次连接的控制层、驱动层和存储介质层，所述控制层与驱动层之间通过控制总线连接，所述驱动层与存储介质层通过数据总线连接；所述主存储器系统的驱动层与备存储器系统的驱动层之间通过冗余互联总线连接；所述存储介质层用于提供大容量存储空间；所述控制层用于监控各组件的运行状态，并根据各组件的运行状态发布总线选通控制指令，所述驱动层根据总线选通控制指令执行上下行总线选通动作。

2.如权利要求1所述的存储器的自适应冗余控制系统，其特征在于，所述驱动层包括总线处理单元，所述总线处理单元包括：

3.如权利要求2所述的存储器的自适应冗余控制系统，其特征在于，在主存储器系统或备存储器系统中：第一上行选通单元的下游与存储介质层连接，第一上行选通单元的上游与第二上行选通单元连接，第二上行选通单元的上游与控制层连接；第一下行选通单元的上游与控制层连接，第一下行选通单元的下游与第二下行选通单元连接，第二下行选通单元的下游与存储介质层连接；

4.如权利要求2所述的存储器的自适应冗余控制系统，其特征在于，所述驱动层包括总线保护单元，所述总线保护单元用于在总线处理单元出现异常时进行程序刷新。

5.如权利要求1所述的存储器的自适应冗余控制系统，其特征在于，所述驱动层包括载荷与驱动处理单元，所述载荷与驱动处理单元用于载荷数据的接入处理、缓存处理以及存储读写驱动处理。

6.一种存储器的自适应冗余控制方法，基于权利要求1至5中任一项所述的自适应冗余控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的存储器的自适应冗余控制方法，其特征在于，当监控到主存储器系统和/或备存储器系统中的不同组件出现异常时，通过驱动层的总线处理单元切断异常组件的上下行总线选通路径，将主存储器系统或备存储器系统中与异常组件对应的正常组件接入。

8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6或7所述的自适应冗余控制方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6或7所述的自适应冗余控制方法的步骤。

技术总结本发明提出了一种存储器的自适应冗余控制系统，包括主存储器系统和备存储器系统，主存储器系统和备存储器系统均包括控制层、驱动层和存储介质层，控制层与驱动层之间通过控制总线连接，驱动层与存储介质层通过数据总线连接；主存储器系统的驱动层与备存储器系统的驱动层之间通过冗余互联总线连接；所述控制层用于监控各组件的运行状态，并根据各组件的运行状态发布总线选通控制指令，所述驱动层根据总线选通控制指令执行上下行总线选通动作。本发明采用分层次的固态存储器架构设计，在驱动层中增加冗余总线设计，可实现组件级别的自适应冗余控制，将冗余控制和切换管理做到更加精细，实现多组件冗余组合模式，提高资源利用率和系统稳定性。技术研发人员：喻世德,伍昂,李飞,周严受保护的技术使用者：武汉卓目科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26