一种基于固态硬盘的系统盘保护方法及固态硬盘与流程

    技术2025-07-16  13


    本发明涉及固态硬盘数据保护,具体而言,涉及一种固态硬盘写保护(锁盘)与强制备份的触发与备份功能。


    背景技术:

    1、市场上的ssd固态硬盘,其硬盘上大部分都是基于一个协议完成数据的读写,比如常见的usb/ide/ sata/nvme等协议,很少有利用协议命令传递锁盘保护、备份命令、恢复系统命令,或者约定保留的gpio管脚用于触发锁盘保护、备份命令、恢复系统命令等。由于没有写保护(锁盘),很多设备的操作系统主盘因为误操作或者病毒攻击,损坏系统数据,导致系统盘被破坏的概率很高,从而导致设备崩溃,给生产应用造成灾难性事故。


    技术实现思路

    1、本发明为了提高主盘(系统盘)的安全可靠运行,增加了主盘/副盘写保护(锁盘)设定、主盘备份和主盘恢复三项措施,这三项措施由特定的硬盘管理系统工具软件专门管理,从而提高设备的可靠性。平时写保护(锁盘)系统盘降低了文件被损坏的概率,当系统盘崩溃时,备份的副盘(b盘)的数据可以还原到主盘(a盘),恢复系统盘。

    2、本发明是一种基于固态硬盘的系统盘保护方法及固态硬盘,所述系统盘ssd出厂前开设2个以上硬盘分区,主盘(a盘)和副盘(b盘)容量大小相同,参看s100。

    3、用户使用时,在主盘(a盘)安装好操作系统,安装ssd厂商专用的ssd管理系统,参看s110;由硬盘管理系统工具软件向ssd发出控制写保护(锁盘)的开启/关闭、备份、恢复等命令的方法,主盘(a盘)作为系统盘在ssd管理系统控制下备份至副盘(b盘),参看s120步骤;所述写保护(锁盘)功能其本质是对被保护的主盘(a盘)和副盘(b盘)的写保护(锁盘)信号进行控制,所谓开启写保护(锁盘),强制存储器不能被写入数据,或者关闭写保护(锁盘),允许安装程序、保存或者备份文件。

    4、主机实现上述对ssd发布命令的握手模式,有2种交互模式:

    5、一种是软件握手模式,通过自定义协议,主机利用已有的数据链路如sata串口(msata接口、2.5英吋sata接口、ngff接口、dom-sata接口等硬盘)、pci-e(nvme硬盘)对ssd下达锁盘、备份、恢复等命令,参见图5sata接口模式是s110到s120步骤;此模式适用于现有的已经在市场流通的所有硬件产品场景;

    6、另一种是硬件握手模式,利用(msata接口、2.5英吋接口、ngff接口、dom-sata接口等)各类硬盘的硬件接口保留管脚的状态实现锁盘、备份、恢复等命令的传递,参见图6硬件接口模式的s110到s120步骤;因需要定制主板和定制ssd,此模式只适用于新研发的有特定使用目的的产品场景。

    7、所述固态硬盘主控响应主机发送过来的写保护(锁盘)命令,是ssd主控根据与硬盘管理系统工具软件之间约定的协议中的锁盘功能命令,或者是自定义的gpio触发功能的要求,完成主盘或者副盘开启写保护(锁盘),进行锁盘操作。

    8、所述固态硬盘主控响应主机发送过来的备份命令,或者是自定义的gpio触发功能的备份要求,先将系统盘(a盘)锁盘,副盘(b盘)解锁;然后触发备份命令执行流程,参看s130步骤;所述备份命令执行流程是指,如果系统正常供电,ssd主控将完整地备份主盘(a盘)到副盘(b盘)止s131、s134;如果系统供电意外终止,进入s132流程,ssd将迅速保持当前硬盘状态,等待ssd下次上电,当该ssd重新上电后,ssd首先进入s131步骤,续接上次的备份指令要求,从存储的状态开始继续进行备份命令,执行s132、s133、s134步骤,直至完成完整备份。

    9、在需要安装新应用软件时,先在ssd管理系统解锁主盘(a盘),安装完成后可以主动写保护(锁盘),或者待关机时系统触发备份命令执行流程后写保护(锁盘),参看s140步骤。

    10、系统盘正常使用时,如果ssd管理系统监测到关机命令,则延时关机,先向ssd主控发送写保护(锁盘)系统盘(a盘)、解锁b盘,参看s150步骤;并备份a盘到b盘命令,进入备份命令执行流程,参看s160步骤;然后正式s170关机。

    11、系统盘重新开机,主板bios从默认主盘(a盘)启动系统,当主盘(a盘)系统启动失败时,切换到副盘为系统启动盘,副盘变系统盘启动系统,参看s180;从副盘启动后,在ssd管理系统中执行恢复还原指令,固态硬盘主控收到恢复命令,先解锁a盘,将副盘(b盘)恢复到主盘(a盘),参看s190;所述固态硬盘执行恢复命令是指,将副盘(b盘)完整地恢复镜像到主盘(a盘)并写保护(锁盘),参看s200;固态硬盘主控执行恢复命令将副盘(b盘)还原主盘(a盘)的流程s201、s204,如果恢复过程中出现异常断电,ssd主控保持当前状态,等待主机下次上电s202,主机再次上电后,从断电前保持的文件重新开始继续执行恢复命令s203,s204直至将副盘(b盘)完整地还原到主盘(a盘)并写保护(锁盘),至此执行恢复命令流程完成。

    12、系统关机重启从主盘系统盘(a盘)启动成功,系统进入正常工作状态,进入s140步骤开始循环;重启不成功则再次从副盘启动恢复主盘系统,从s180步骤重新执行恢复命令流程,还原系统盘,参看s210。

    13、综合上述过程,根据s100——s120步骤的要求实现写保护(锁盘)主盘(a盘),根据s130——s170的要求实现主盘(a盘)被完整的备份到副本(b盘),根据s180——s210的要求实现主盘(a盘)恢复还原的功能。至此实现了系统盘的双层保护,即平时写保护(锁盘)系统盘,只在有限的时间段内开启可写功能,大大降低了文件被损坏的概率,提高了系统盘的可靠性;当系统盘无法启动系统时,备份的副盘(b盘)的数据可以还原恢复到主盘系统盘(a盘),进一步巩固了产品的可靠性。



    技术特征:

    1.一种基于固态硬盘的系统盘保护方法及固态硬盘,所述系统盘保护方法,是由特定的硬盘管理系统工具软件向ssd发出写保护(锁盘)、备份、恢复等命令的方法,所述固态硬盘至少分区了的2个以上的分区,主盘(a盘)作为系统盘在ssd管理系统控制下备份至副盘(b盘),参看s100步骤。

    2.所述特定的硬盘管理系统工具软件是由硬盘制造商编写的专用管理程序,其功能就是启动对系统盘(a盘)写保护(锁盘)、副盘(b盘)写保护(锁盘)的开启/关闭;备份系统盘(a盘)至副盘(b盘);还原备份的副盘(b盘)至主盘(a盘)。

    3.所述写保护(锁盘)功能其本质是对被保护的主盘(a盘)和副盘(b盘)的写保护(锁盘)信号进行控制,开启写保护(锁盘),强制存储器不能被写入数据,或者关闭写保护(锁盘),允许安装程序、保存或者备份文件。

    4.所述特定的硬盘管理系统工具软件其工作环境可以是windows、linux、android、ios、unix;国产化系列麒麟、统信、鸿蒙、欧拉操作系统等常用操作系统,及其他操作系统;参看s110步骤。

    5.主机对ssd发布命令的握手模式,所述握手模式是指主机通知ssd启动锁盘的方法,有2种交互模式:

    6.所述固态硬盘主控响应主机发送过来的锁盘命令,是ssd主控根据与硬盘管理系统工具软件之间约定的协议中的锁盘功能命令,或者是自定义的gpio的要求,完成主盘或者副盘开启写保护(锁盘),进行锁盘操作。

    7.所述固态硬盘主控响应主机发送过来的备份命令,或者是自定义的gpio的要求,先将系统盘(a盘)锁盘,副盘(b盘)解锁;然后将系统盘(a盘)的数据备份到副盘(b盘),参看s130步骤。

    8.所述备份命令执行流程是指,如果系统正常供电,ssd主控将完整地备份主盘(a盘)到副盘(b盘)止;如果系统供电意外终止,ssd将迅速保持当前硬盘状态,等待ssd下次上电,参看s132步骤;当该ssd重新上电后,ssd首先进入s131步骤,续接上次的备份指令要求,从存储的状态开始继续进行备份命令,直至完成s134步骤。

    9.在需要安装新应用软件时,先在ssd管理系统解锁主盘(a盘),安装完成后可以主动写保护(锁盘),或者待关机时系统备份后写保护(锁盘),参看s140步骤。

    10.所述系统盘正常使用时,如果ssd管理系统监测到关机命令,则延时关机,先向ssd主控发送写保护(锁盘)系统盘(a盘)、解锁b盘,参看s150步骤;并备份a盘到b盘命令,进入备份命令执行流程,参看s160步骤;然后正式s170关机。

    11.所述系统盘重新开机,主板bios从默认主盘(a盘)启动系统,当主盘(a盘)系统启动失败时,切换到副盘为系统启动盘,副盘变系统盘启动系统,参看s180;从副盘启动后,在ssd管理系统中执行恢复还原指令,固态硬盘主控收到恢复命令,先解锁a盘,将副盘(b盘)恢复到主盘(a盘),参看s190。

    12.所述固态硬盘执行恢复命令是指,将副盘(b盘)完整地恢复镜像到主盘(a盘)并写保护(锁盘),参看s200;固态硬盘主控执行恢复命令将副盘(b盘)还原主盘(a盘)的流程s201,如果恢复过程中出现异常断电,ssd主控保持当前状态,等待主机下次上电s202,主机再次上电后,从断电前保持的文件重新开始继续执行恢复命令s203,直至将副盘(b盘)完整地还原到主盘(a盘)并写保护(锁盘),至此执行恢复命令流程完成。

    13.系统关机重启从主盘(a盘)启动成功,系统进入正常工作状态;重启不成功则再次从副盘启动恢复主盘系统,重新执行恢复命令流程,还原系统盘,参看s210。

    14.根据权利要求书1-6的要求实现写保护(锁盘)主盘(a盘),根据权利要求7-10的要求实现主盘(a盘)被完整的备份到副本(b盘),根据权利要求11-13的要求实现主盘(a盘)恢复还原的功能;至此实现了系统盘的双层保护,即平时写保护(锁盘)系统盘降低了文件被损坏的概率,当系统盘无法启动系统时,备份的副盘(b盘)的数据可以还原到主盘(a盘)。


    技术总结
    本发明提供一种基于固态硬盘的系统盘保护方法及固态硬盘,固态硬盘厂商的硬盘管理系统由主机向SSD发起数据备份、锁盘、还原等命令。命令传输方式两种:软件协议方式和自定义硬件I/O口方式。SSD出厂前开设主盘和副盘容量大小相同的分区;在主盘安装操作系统,安装SSD厂商专用的SSD管理系统,SSD管理系统发起锁主盘命令和备份到副盘命令,并锁副盘。系统盘正常使用中,延时关机,备份主盘到副盘至完整镜像止。系统重新开机,默认主盘启动系统,当主盘系统启动失败时,切换到副盘为系统盘,副盘变系统盘启动系统。执行恢复还原指令,将副盘完整地恢复到主盘。关机从主盘重启系统成功,系统进入正常工作状态;重启不成功则再次从副盘启动恢复主盘系统。

    技术研发人员:纪培岭,汪小丹
    受保护的技术使用者:深圳云存科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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