一种基于fpga的云存储卡片装置及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种云存储装置及其实现方法，尤其涉及一种基于FPGA的云存储卡 片装置及其实现方法。
【背景技术】
[0002] 现有的存储器为服务器、个人电脑、移动硬盘、网络硬盘以及SD卡等，其各有各的 优点，各有各的弊端；首先，服务器容量大、功能广、性能稳定、弊端为价钱高需维护；个人 电脑的存储器是功能全、但需要很多人为操作；移动硬盘是价钱低、但无法独立完成功能； SD卡等便携性好，也无法独立完成功能。
【发明内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本发明提出一种人工维护极少、功能周全、容量大且基于 FPGA的云存储卡片装置及其实现方法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于FPGA的云存储卡片装置， 该装置包括：主系统、自维护系统、待机系统和独立电源管理系统；所述主系统通过继电器 组连接若干路SATA硬盘，自维护系统通过通信线路与主系统相连；所述独立电源管理系统 通过电源线路连接至主系统，待机系统通过外部请求信号与自维护系统建立联系；在所述 的主系统中还安装硬盘数据库和内存数据库，在远程或者本地里实现数据的增删改查；且 各路硬盘、各分区、各数据库、各数据表信息存放在配置芯片内，该配置芯片内也存放常用 文件名，常用数据表，常用数据库所在硬盘的信息以让接收到数据请求后，最快找到数据 所在位置。
[0005] 作为优选，所述内存数据库用于存放常用文件目录、数据所在硬盘、所在地址，异 步或同步更新硬盘数据库，并发文件数据包。
[0006] 作为优选，所述硬盘数据库用于存放文件、分包、校验码、偏移量和拆包数据、逐行 常规压缩备份、高压缩备份、异步或同步更新数据条目，也用于存放各个文件、各个数据表、 各个数据库、各个分区以及各个硬盘的索引信息以让接收到数据请求后，最快找到数据所 在位置。
[0007] 作为优选，内存数据库与硬盘数据库的更改或者删除操作不对原数据进行抹除， 相关的行数据在字段中标注，用户操作不当的原数据均能找回，能追溯数据操作所有履历。
[0008] 作为优选，所述每路硬盘分别连接各自的电源继电器和通信线继电器，各自实现 物理上的接通或者断开线路，每个硬盘可各自启动或关闭，每个硬盘各自完成数据备份、格 式化、分区、数据还原操作，所有任务可自动或远程或本地完成，从而实现人工维护最少化。
[0009] 作为优选，所述自维护系统由独立的低能耗待机系统来完成，可控制主系统电源 的接通和断开，主系统的启动和关闭，主系统用户数据和系统数据的备份和还原，主系统程 序的重装，主系统任务状态反馈信息的接收，远程或本地或自动完成所有任务，记录系统内 各部件的运行时间及维护信息，低能耗时钟可运行10年，从而实现人工维护最少化。
[0010] 作为优选，该装置还包括断电保护装置，其为充电电池或者纽扣电池；在主系统异 常时，安全关闭主系统，并启动进入低耗待机系统，监视内部充电电池的电量；当充电电池 电量不足时，自动接通外部电源并充电，或者充满时自动断开外部电源。
[0011] -种基于FPGA的云存储卡片装置的实现方法，包括以下步骤：
[0012] -、数据文件或部分数据的上传操作：
[0013] (Ii)终端发送通信请求到云存储装置；
[0014] (2i)低耗待机系统接收通信请求后，接通主系统电源；
[0015] (3i)低耗待机系统启动主系统程序；
[0016] (4i)低耗待机系统转发客户端的通信请求；
[0017] (5i)主系统返回通信连接成功消息；
[0018] (6i)终端发送数据文件；
[0019] (7i)主系统返回自维护系统任务开始；
[0020] (8i)主系统接收完整的数据文件；
[0021] (9i)主系统分析数据拆分信息、总数据校验码、总数据大小、数据接收时间、数据 发送终端识别码的属性信息；
[0022] (IOi)主系统接通文件属性索引所在硬盘的线路；
[0023] (Ili)主系统启动所在硬盘的驱动程序；
[0024] (12i)数据存放硬盘、分区、文件信息确认；
[0025] (13i)文件的属性信息增加到文件索引数据表；
[0026] (14i)数据文件拆包及增加到第十二步中的硬盘位置中；
[0027] (15i)返回终端完成任务；
[0028] (16i)返回自维护系统任务完成；
[0029] (17i)无数据请求和无系统开启规则时，关闭开启的硬盘；
[0030] (18i)返回低耗待机系统，请求关闭主系统；
[0031] (19i)低耗待机系统关闭主系统；
[0032] (20i)低耗待机系统断开主系统电源；
[0033] (21i)低耗待机系统间歇启动网络模块，监视数据请求；
[0034] 二、数据文件或部分数据的下载操作：
[0035] (Iii)重复第一部分的步骤（Ii)到步骤（5i)的操作内容；
[0036] (2ii)终端发送数据查询条件；
[0037] (3ii)主系统返回自维护系统任务开始；
[0038] (4ii)主系统接通数据属性索引所在硬盘的线路；
[0039] (5ii)主系统开启属性索引所在硬盘的驱动程序；
[0040] (6ii)主系统查找请求数据所在的硬盘、分区、数据库、表和行信息；
[0041] (7ii)主系统读取硬盘数据，并存放在内存数据库中；
[0042] (Sii)主系统返回终端请求的数据；
[0043] (9ii)然后，重复第一部分的步骤（16i)到步骤（21i)的操作内容；
[0044] 三、数据文件或部分数据的更改或删除：
[0045] (Ia)重复第一部分的步骤（Ii)到步骤（5i)的操作内容；
[0046] (2a)终端发送数据行操作条件；
[0047] (3a)主系统返回自维护系统任务开始；
[0048] (4a)主系统接通数据属性索引所在硬盘的线路；
[0049] (5a)主系统开启属性索引所在硬盘的驱动程序；
[0050] (6a)主系统查找请求数据所在的硬盘、分区、数据库、表和行信息；
[0051] (7a)所在数据的行的作废字段中写入" 1"，表示作废；
[0052] (8a)新增更改后的数据行，当进行删除操作时则忽略这一步
[0053] (9a)主系统返回终端任务结果
[0054] (IOa)然后，重复第一部分的步骤（16i)到步骤（21i)的操作内容；
[0055] 四、数据位置快速查找方法：
[0056] (Ib)所有文件或数据所在的行、表、库、分区和硬盘制作索引行；
[0057] (2b)把索引行存放的表、库、分区和硬盘信息写入配置芯片；
[0058] (3b)使用频度最高或按规则制定的数据位置信息直接存放在配置芯片上；
[0059] (4b)主系统启动后，在内存数据库中生成索引表数据库；
[0060] (5b)内存数据库中存放配置芯片中的索引表；
[0061] (6b)硬盘启动后，在硬盘索引表中加载常用索引到内存数据库；
[0062] (7b)数据操作时，先查询内存数据库，无记录时再查询硬盘；
[0063] 五、异常重启主系统：
[0064] (Ic)自维护系统接收主系统的任务开始；
[0065] (2c)规定时间无任务完成时，请求主系统返回任务状态查；
[0066] (3c)主系统在规定时间内无回应异常时，请求主系统关闭；
[0067] (4c)主系统无法关闭时，断开主系统电源；
[0068] (5c)接通主系统电源，当步骤（3c)关闭正常时该步骤省略；
[0069] (6c)开启主系统程序，当步骤（3c回应正常时省略该步骤；
[0070] (7c)转发主系统异常任务；
[0071] (8c)主系统重新开启异常任务；
[0072] 六、数据表、数据库、分区、硬盘备份、还原、格式化和分区方法：
[0073] (Id)根据自维护规则或远程指令或本地指令触发；
[0074] (2d)目标硬盘、分区、数据库、数据表的确定；
[0075] (3d)将目标硬盘中的数据备份到空闲硬盘；
[0076] (4d)对目标硬盘或分区进行实时格式化操作；
[0077] (5d)目标硬盘实时分区后格式化，当仅针对分区操作时省略该步骤；
[0078] (6d)源数据还原到维护好的硬盘和分区内；
[0079] 七、主系统的备份、系统重装或还原的方法，还原的内容含用户数据：
[0080] (Ie)根据自维护规则或远程指令或本地指令触发；
[0081] (2e)准备需维护的系统文件或系统数据；
[0082] (3e)将原系统所在的配置芯片和存储器中的数据进行备份；
[0083] (4e)抹除原系统并安装新系统；
[0084] (5e)还原原系统中的用户数据；
[0085] (6e)重装检测任务执行；
[0086] (7e)异常时原系统复原；
[0087] (Se)人为重装维护消息发送人工终端。
[0088] 作为优选，所述系统部件寿命的监视方法如下：
[0089] (If)系统中的各个部件设定有效工作时间和待机老化时间；
[0090] (2f)自维护系统每次系统启动和关闭时记录寿命；
[0091] (3f)各个部件到达寿命时切换备用部件；