專利名稱：生成或更新冗余計算機系統(tǒng)中相同存儲器的復(fù)制機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到生成或更新計算機存儲器復(fù)制內(nèi)容的復(fù)制機。
背景技術(shù)：
計算機用戶將熟悉計算機運行時間故障和崩潰的問題。即使是最現(xiàn)代化的設(shè)備也時常發(fā)生崩潰，而為了避免重要數(shù)據(jù)的丟失，已經(jīng)研制出存儲有應(yīng)用程序的計算機體系結(jié)構(gòu)把存儲器內(nèi)容的復(fù)制記錄保持在存儲器的保存區(qū)。這是通過計算機把存儲器內(nèi)容連續(xù)地復(fù)制到存儲器的另一部分或另一存儲設(shè)備來完成的。
對某些應(yīng)用來說，例如對計算機服務(wù)器或電信開關(guān)裝置，可靠性是至關(guān)重要的問題，其重要到要求由運行設(shè)備和備用設(shè)備組成的并行系統(tǒng)。對備用設(shè)備要經(jīng)常不斷地更新使其處在按照像運行設(shè)備的存儲器和系統(tǒng)標準所要求的同一狀態(tài)以便在萬一運行設(shè)備出現(xiàn)故障時接替運行設(shè)備。當原始運行設(shè)備發(fā)生故障時，備用的復(fù)制設(shè)備能夠幾乎無延遲或無混亂地進行接替。
將會理解到，在中央處理器CPU繼續(xù)連續(xù)地完成任務(wù)時存儲器的內(nèi)容在連續(xù)不斷地改變。這樣，在復(fù)制過程期間進行存儲器復(fù)制的同時，原始存儲器的內(nèi)容也將改變。變化位的地址稱之為“受污染的”或“臟的”為了抓住這些變化，只存取這些地址并將其內(nèi)容復(fù)制到復(fù)制存儲器。為了能夠在每個頁面重寫地址的某一時間之后存取頁面重寫地址，將專用“臟位”存入所謂的頁面重寫標記(dirty tag)RAM并在數(shù)據(jù)“臟”時置“臟位”進行指示。
使用這一方法存在若干問題。第一個問題是檢索頁面重寫標記RAM中下一個頁面重寫位(dirty bit)以及把復(fù)制內(nèi)容寫入復(fù)制存儲器所需的時間。第二個問題是CPU要連續(xù)不斷地工作。從標記RAM讀出以及把新的頁面重寫位寫入標記RAM會發(fā)生沖突。也就是說，在進行標記RAM讀出的同時可能需要進行寫操作。這些問題在主存儲器要分成幾個子存儲器時可能進一步加重。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)制機，其在第二存儲器中生成或更新第一計算機存儲器的復(fù)制內(nèi)容；處理器，其對第一存儲器進行存取并把存儲在第一存儲器中的至少某些內(nèi)容在復(fù)制過程中復(fù)制到第二存儲器；第一存儲器的觀測裝置，其指示出在復(fù)制過程中哪些地址發(fā)生了變化；頁面重寫位存儲器，其把發(fā)生變化那些地址的指示存儲到第一段的備部分，頁面重寫位存儲器還包括至少第二段，第二段含有第一段中各部分的指針，而第一段具有發(fā)生變化那些地址的指示。
在本技術(shù)領(lǐng)域中，復(fù)制過程期間發(fā)生變化的地址指示稱之為“臟位”，不過這些指示可能呈多重位等不同形式。
第一和第二存儲器可以在同一設(shè)備之內(nèi)或者在連接在一起的不同設(shè)備內(nèi)。在所說明的實施方案中，第一存儲器在第一計算機系統(tǒng)板，第二存儲器在第二計算機系統(tǒng)板上。本具體實施方案中的計算機系統(tǒng)板起網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器的作用。這些板可以設(shè)置在一個外殼內(nèi)構(gòu)成一個設(shè)備或設(shè)置在連接在一起的兩個外殼內(nèi)。
通過把頁面重寫位存儲器的第一段再細分成若干部分，這些部分保持有頁面重寫位并提供保持在第二段中指示這些部分的指針，就加快了頁面重寫位的存取。為了存取頁面重寫位，對頁面重寫位控制器來說其第一步就是檢索第二段，然后跟蹤第一段中的部分指針。這樣就把對頁面重寫位的檢索限制在相關(guān)的地址塊內(nèi)。因此控制器不需要對保持在第一段中的所有位進行檢索而是使其針對這些位的一個子集。
在把存儲器描述成被分成段的時候，指出下面的情況是重要的這可能是指在一個存儲器上的有組織的部分或其可能反映了在物理層面上由若干個離散存儲器元件(如為提供存儲器而配置的若干個半導(dǎo)體器件)所組成的存儲器。
因此，存儲器的一段可以是一個存儲器設(shè)備的一部分或是組成該存儲器的一個器件。
最好是，對第二段再進行細分并設(shè)置第三段，第三段包括第二段中的指針，這些指針涉及到第一段中已經(jīng)更新的頁面重寫位。然后為了對變化的頁面重寫位進行定位，處理器對第三段進行存取并跟蹤第二段中相關(guān)部分的指針。接下去再跟蹤第一段中相關(guān)部分的相關(guān)指針。
還有，可以以類似的方式設(shè)置一些段來指示決定這些段的前面的段。這樣這些段就提供了檢索中的改進，將檢索限制在保持有頁面重寫位地址的存儲器特定部分之內(nèi)。這就大大地提高了頁面重寫位的定位速度。
最好是，在把存儲器分段的情況下，設(shè)置觀測存儲器這些部分的附加裝置。在大多數(shù)優(yōu)選方案中，設(shè)置觀測裝置來觀測每一個部分。在本領(lǐng)域中，這種裝置經(jīng)常稱之為“探測器”或有時稱為“探查器”。在本具體實施方案中，設(shè)置兩個頁面重寫位探測器來觀測把待輸入數(shù)據(jù)提供給共享頁面重寫位存儲器的不同存儲器。
頁面重寫位存儲器在本技術(shù)領(lǐng)域中稱之為頁面重寫標記存儲器。


現(xiàn)將通過參照附圖及按附解說明的實例來說明本發(fā)明的具體實施方案，附圖中圖1以示意方框圖形式表示出按照本發(fā)明的第一計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主電路板1，其與第二計算機服務(wù)器從屬電路板2相連接，第二板為第一板的復(fù)制版；圖2以方框圖形式表示出圖1所示第一服務(wù)器的部件；圖3更詳細地表示出圖2中的部件；及圖4表示出按照本發(fā)明的頁面重寫標記存儲器結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器1包括主電路板，其通過鏈路3與從屬電路板上的備用，冗余或復(fù)制的計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器2相連接。兩個服務(wù)器都與局域網(wǎng)4和外部網(wǎng)5相連接。正常工作時，第一服務(wù)器1起網(wǎng)絡(luò)4服務(wù)器的作用并將其本身以稍后說明的方式復(fù)制到服務(wù)器2上。萬一服務(wù)器1發(fā)生故障，服務(wù)器2接替其工作。實質(zhì)上服務(wù)器1處于運行狀態(tài)，而服務(wù)器2處于非運行狀態(tài)，其備用好在萬一發(fā)生崩潰時進行接替。
如圖2所示，服務(wù)器1包括中央處理器(CPU)6，隨機存取存儲器7，北橋接器8，南橋接器9，頁面重寫位探測器10，頁面重寫標記RAM11以及只讀存儲器(ROM)12。南橋接器9包括底板I/F連接電路13和外部I/F連接電路14。
北橋接器和南橋接器的構(gòu)造在計算機設(shè)計領(lǐng)域中是人們所熟知的。簡單地說，它能夠使某種功能性為不同的橋接器所支持。在通常情況下，北橋接器包括磁心功能性，而南橋接器則包括可以比磁心功能性進行更頻繁更新或改進的功能性。這樣無論是在制造廠家層面還是在服務(wù)層面上用南橋接器取代更新的橋接器都要比取代完成兩種橋接器功能性的一臺設(shè)備更容易。
北橋接器包括中央處理器(CPU)，隨機存儲存儲器(RAM)，存儲器控制器以及圖形卡(在需要顯示的地方)。
南橋接器包括把服務(wù)器1復(fù)制到備用服務(wù)器2上所必須的功能性以及其他輸入/輸出功能性。它還包括頁面重寫邏輯電路復(fù)制控制器DLCC 15和引導(dǎo)FEPROM。中斷邏輯電路和輸入輸出I/F功能性16。后一功能性是本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員所熟悉的，因此將不予說明。
圖3中更詳細地示出同樣的體系結(jié)構(gòu)，其中示出了DLCC 15的功能部件。它是作為專用集成電路(ASIC)提供的。這些功能部件包括北橋接器8內(nèi)的存儲器控制器接口16；北橋接器8中的輸入輸出控制器接口17；連接至探測器10的探測器接口18；與頁面重寫標記RAM11相連接的頁面重寫邏輯電路19；與頁面重寫邏輯電路19相連接并從探測器10和23接收頁面重寫位地址的先進先出FIFO頁面重寫地址存儲器20；控制復(fù)制過程的復(fù)制控制器21；與包含在服務(wù)器2中之并行系統(tǒng)相連接的接口22；與局部存儲器24相連接的局部存儲器控制器和探測器23。
在北橋接器工作執(zhí)行服務(wù)器的正常功能時，探測器10現(xiàn)測主存儲器總線以檢查是否在進行存儲器的寫操作。這些被稱之為頁面重寫地址并被發(fā)送到DLCC15的探測器接口18。
IO控制器8和復(fù)制控制器21使用存儲器控制器接口16對主存儲器7進行存取。
外部輸入輸出控制器接口17從輸入輸出控制器18接收進行主存儲器或局部存儲器存取的請求。
局部存儲器控制器23對局部存儲器24進行寫入和讀出。局部存儲器24保持IO控制器8經(jīng)常需要的數(shù)據(jù)。對局部存儲器24的存取要比對主存儲器7的存取快得多?？刂破鞯奶綔y器部分探測出頁面重寫位并將地址寫入頁面重寫地址FIFO存儲器22。
復(fù)制控制器21通過接口22把地址和數(shù)據(jù)寫入并行系統(tǒng)2使整個并行系統(tǒng)處于待機狀態(tài)以便萬一服務(wù)器1發(fā)生故障時進行接替。
頁面重寫邏輯電路19提供了從FIFO存儲器20取出頁面重寫標記地址并將專用位存入頁面重寫標記RAM11的功能性。(應(yīng)當指出，來自探測器10的頁面重寫標記地址，還有塊23的探測器功能性都通過頁面重寫邏輯電路19用來填充同一頁面重寫標記RAM11)，它對來自復(fù)制控制器21的請求作出響應(yīng)把待復(fù)制數(shù)據(jù)的下一地址返回到并行系統(tǒng)。
探測器接口18從探測器10接收頁面重寫位的物理地址并將它們輸入到頁面重寫地址FIFO20。
圖4中更詳細地示出了頁面重寫標記RAM11。將會看到RAM被分成為段M1到M4。段M1至M3中的每段又分成為部分。M4未被分隔。對M1來說，有a到c三個部分。M1包括頁面重寫位。M2包括M1相關(guān)部分a到c的指針。M3有M2中各部分的指針。
在第一步中利用RAM11來存取M4。這就把指針40返回至M3的一個部分。依次再把指針41返回至M2的一個部分。按次序，這部分把指針42返回到M1的部分c，對部分c將進行檢索來尋找出下一個頁面重寫位43。根據(jù)此頁面重寫位3以確定出存儲器7中的主存儲器地址從而把這一地址也復(fù)制到并行系統(tǒng)。
將會理解到涉及這一存儲器將有三種操作型式。寫入頁面重寫位的寫操作，檢索地址的存取操作，以及要清除標記存儲器某一具體地址的清除操作。
在寫操作中，頁面重寫邏輯電路23從FIFO存儲器22取出頁面重寫位地址并將其寫入部分a至c。頁面重寫邏輯電路23確定出某一指針在段M2中的適當位置。在這一位置存入部分c的起始地址。類似地，將M2相關(guān)部分的起始地址記入M3，以及用同樣的方法將M3的相關(guān)部分的起始地址記入M4。
假設(shè)一個具有100,000位的頁面重寫存儲器的具體實例。將M1組織成10000×10位并分成1000個虛段。所以M2必須為1000位那么大。在將位號937置于M1時，必須檢查段號937的頁面重寫位。
將M2組織成100×10位。所以M3必須為100位那么大，并且將位號93作為頁面重寫位。將M3組織成10×10位。所以M4必須保持10位而只置位9。當復(fù)制控制器21要確定下一個地址時，它必須查看M4，同時很容易找到位9為頁面重寫位。然后它直接看M3的第9行并找到位93為頁面重寫位。這就指出了M2的行93并且得出位937為頁面重寫位?，F(xiàn)在必須讀出具有10行每行10位的段938來求出實頁面重寫位并確定所要的頁面重寫地址。
對頁面重寫邏輯電路19來說，為了將地址返回，它要在存儲器段M4來存取頁面重寫標記RAM11。它找到了入口44并據(jù)此入口確定了部分M3i的起始地址。邏輯電路找到了部分M3i內(nèi)的入口45并據(jù)此入口推斷出部分M2k的起始地址。檢索存儲器地址，邏輯電路找到入口46，使用入口46的內(nèi)容來確定M1之部分c的起始地址。頁面重寫邏輯電路19接著在部分c內(nèi)找到入口47，其已含有確定下一復(fù)制地址的下一位。
清除過程以下述方式進行。當清除位47時，同一段中的其他位可能是頁面重寫位。
因此，直到這一段的最后一個頁面重寫位被清除時，才允許清除M3中的相稱位46。同樣的道理也適用于清除M3，M2，M1中的位。
解釋了頁面重寫邏輯電路和復(fù)制控制器13的詳細工作情況之后，現(xiàn)將闡述存儲器的復(fù)制方式。
在復(fù)制過程開始的時刻，將當前存儲器復(fù)制到復(fù)制服務(wù)器2上。在這一過程期間，探測器10監(jiān)測存儲器7的污染正被復(fù)制存儲器中數(shù)據(jù)的任何寫操作。這些數(shù)據(jù)稱為頁面重寫數(shù)據(jù)，而地址則通過探測器接口18傳送給頁面重寫地址FIFO存儲器20。FIFO存儲器的使用避免了頁面重寫位檢索與頁面重寫位置位之間的爭用。
建立了當前主存儲器的備用復(fù)制內(nèi)容之后，過程的第一階段就完成了。在第二階段中，對復(fù)制內(nèi)容進行修改以便把頁面重寫位，即在復(fù)制期間改變的數(shù)據(jù)考慮在內(nèi)。在這一過程中，使用如上所述的頁面重寫邏輯電路和復(fù)制控制器15來得到頁面重寫地址。復(fù)制控制器21起的作用是通過接口20得到頁面重寫數(shù)據(jù)地址并把內(nèi)容復(fù)制到保持在備用存儲器分區(qū)的存儲器復(fù)制內(nèi)容上。地址信息保證了將信息復(fù)制到服務(wù)器2中的局部或主存儲器。
在本發(fā)明的其他實施方案中，頁面重寫標記存儲器中，部分的個數(shù)可以比所說明實施方案中的多或少。部分的個數(shù)可以在系統(tǒng)配置期間預(yù)先確定或可在運行期間加以改變。不過在上述實施方案中復(fù)制系統(tǒng)處于截然不同的從屬板上，可以將其插入到第一塊板上。在一些實施方案中，原始存儲器以及寫入第一存儲器復(fù)制內(nèi)容的存儲器可以體現(xiàn)為一個存儲器。這種情況可以看成是在同一存儲器中的兩個存儲器部分。
權(quán)利要求
1.復(fù)制機，其至少在第二存儲器中生成或更新至少第一計算機存儲器的復(fù)制內(nèi)容；處理器，其對第一存儲器進行存取并把存儲在第一存儲器中的某些內(nèi)容在復(fù)制過程中復(fù)制到第二存儲器；第一存儲器的觀測裝置，其指示出在復(fù)制過程中哪些存儲器地址的內(nèi)容發(fā)生了變化；頁面重寫位存儲器，其把發(fā)生變化那些地址的指示存儲到第一段的各部分，該頁面重寫位存儲器至少還包括第二段，第二段包含第一段中各部分的指針，而第一段則具有發(fā)生變化那些地址的指示。
2.按權(quán)利要求1所要求的復(fù)制機，其中復(fù)制機將數(shù)據(jù)從多余一個的第一存儲器復(fù)制到多余一個第二存儲器。
3.按權(quán)利要求2所要求的復(fù)制機，其中復(fù)制機將數(shù)據(jù)從多余一個的第一存儲器復(fù)制到相應(yīng)數(shù)量的第二存儲器。
4.按權(quán)利要求2或3所要求的復(fù)制機，其中每個第一存儲器都由觀測裝置進行觀測。
5.接任何前述權(quán)利要求所要求的復(fù)制機，其包括存儲地址的地址存儲器以及對地址存儲器進行存取并從地址存儲器推斷出待存入頁面重寫位存儲器的指示的邏輯裝置，所述地址的內(nèi)容由觀測裝置在復(fù)制過程中作為正在被更新的內(nèi)容進行觀測。
6.按權(quán)利要求5所要求的復(fù)制機，其中地址存儲器為先進先出存儲器。
7.按任何前述權(quán)利要求的復(fù)制機，其中該觀測裝置或每個觀測裝置均為頁面重寫位探測器。
8.按任何前述權(quán)利要求所要求的復(fù)制機，其中頁面重寫位存儲器為頁面重寫標記存儲器。
9.按任何前述權(quán)利要求所要求的復(fù)制機，其中多余一個的第一存儲器為主存儲器和局部存儲器。
10.按權(quán)利要求8所要求的復(fù)制機，其中主存儲器由第一探測器觀測而局部存儲器由第二探測器觀測。
11.一種在上文中基本上是參照附圖進行說明和圖解的復(fù)制機。
12.計算機，其包括按任何前述權(quán)利要求所要求的復(fù)制機。
13.通信服務(wù)器，其包括接任何前述權(quán)利要求所要求的復(fù)制機。
全文摘要
說明了存儲器體系結(jié)構(gòu)和復(fù)制機，其中將頁面重寫標記存儲器進行分段以便在后讀復(fù)制時對頁面重寫數(shù)據(jù)地址有可能進行更快速的存取。
文檔編號G06F11/20GK1598787SQ20041007856
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者F·赫內(nèi)爾 申請人:西門子公司