一种SOE读取与存储方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及一种soe读取与存储方法、装置及存储介质，属于自动化工业控制。

背景技术：

1、目前，电力继电保护、测控装置及dcs系统在存储soe（sequence of events，顺序事件）时，普遍采用两级分层存储架构，即：实时数据首先写入ram高速环形缓存，再经由后台任务转存至非易失性持久化存储介质。

2、在持久化存储介质的选型上，当前工业界主要存在以下两条技术路线：

3、1、采用fram（铁电随机存取存储器）。fram具备理论上限达100万亿次的读写擦除寿命，在电力装置全生命周期（通常为20～30年）内，即使面对高频soe事件写入，其擦写寿命仍远高于实际需求，不存在因擦除磨损导致存储失效的风险。然而，fram的硬件成本显著偏高。以相同容量（4mbit）、相同封装（spi soic-8工业级）的芯片为例，fram的物料成本约为spi nor flash的8～17倍，常规量产均价约为12倍，单片差价约50～100元不等，对于大规模量产设备而言，存储物料成本压力较大。

4、2、采用spi nor flash。该存储介质成本低廉，硬件通用性强，但其固有缺陷在于擦除寿命有限，通常仅支持约10万次擦除操作。在典型的高频soe应用场景中，若每10ms产生1条soe事件，每256条soe事件构成一个4k字节扇区并执行一次擦除操作，则约3天即可耗尽单个扇区的擦写寿命，进而产生存储坏块，无法满足电力装置20～30年服役周期的长期稳定运行要求。

5、综上所述，如何在兼顾存储寿命与硬件成本的前提下，实现soe顺序事件在工业级电力装置中的长期可靠存储，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种soe读取与存储方法、装置及存储介质，在保证电力嵌入式装置20～30年平均寿命的前提下，本发明考虑fram同容量硬件成本高，选择在低成本spi nor flash硬件基础上，通过分层异步缓存架构与多扇区均衡磨损方法，实现经济型长期稳定存储soe顺序事件。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种soe读取与存储方法，包括：

4、初始化实时sram环形fifo缓存队列及spi nor flash中的扇区批量缓存空间，并将上一次断电时存储于所述扇区批量缓存空间中的soe顺序事件记录拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列；

5、在后台存储任务调度层中，通过后台周期性将所述实时sram环形fifo缓存队列中的soe顺序事件记录拷贝到所述扇区批量缓存空间，拷贝过程中采用多扇区均衡磨损机制进行扇区擦写调度控制；

6、根据所述多扇区均衡磨损机制，以所述spi nor flash的扇区为单位对各扇区进行循环轮换擦除，并在完成擦除后将待写入数据依次写入对应扇区，实现soe顺序事件在所述spi nor flash上的存储。

7、进一步的，所述初始化实时sram环形fifo缓存队列及spi nor flash中的扇区批量缓存空间，并将上一次断电时存储于所述扇区批量缓存空间中的soe顺序事件记录拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列，包括：

8、初始化所述实时sram环形fifo缓存队列，缓存大小为，并初始化所述spi norflash中的扇区批量缓存空间，所述扇区批量缓存空间大小为，所述spi nor flash的每个扇区的大小为固定的；

9、将上一次断电时存储于所述扇区批量缓存空间的条soe顺序事件记录拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列，其中每条soe顺序事件字节，；

10、遍历所述扇区批量缓存空间中各soe顺序事件的首字节，根据首字节是否为特殊字符0xff确定有效soe记录位置，并将有效soe记录拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列，作为后续刷盘操作的起始数据。

11、进一步的，遍历所述扇区批量缓存空间中各soe顺序事件的首字节，根据首字节是否为特殊字符0xff确定有效soe记录位置，并将有效soe记录拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列，包括：

12、遍历所述扇区批量缓存空间条soe顺序事件的首字节位，若首位为特殊字符0xff，则判断之后连续个字节是否为0xff；

13、若是，则将此位置地址除以得到soe顺序事件记录的序号，查找该序号前条soe顺序事件记录所在的扇区，记扇区个数为；

14、判断是否成立，若是则取个扇区中后个扇区整体拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列，否则将个扇区整体拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列；若首位不是特殊字符0xff，则将遍历位置下移一位继续查找。

15、进一步的，所述多扇区均衡磨损机制中，记所述spi nor flash的一个扇区最大存储soe的个数为雪崩系数，用于限制刷盘周期内保存soe的最大个数，并基于当前刷盘周期与上一刷盘周期的soe序号差值进行扇区写入控制。

16、进一步的，所述在后台存储任务调度层中，通过后台周期性将所述实时sram环形fifo缓存队列中的soe顺序事件记录拷贝到所述扇区批量缓存空间，包括：

17、计算所述扇区批量缓存空间中存储最新soe顺序事件记录的扇区序号向下取整得，将这一扇区作为待写扇区，并获取上一个刷盘周期末未刷入缓存的soe顺序事件个数；

18、记上一个刷盘周期末所述实时sram环形fifo缓存队列最近soe序号减为，当前刷盘周期末所述实时sram环形fifo缓存队列最近soe序号为；

19、判断是否成立，若是则将加上后赋值给，否则进入下一步判断；

20、判断是否成立，若是则重新计算上一个刷盘周期末的soe序号，若否则根据与的差值确定当前周期待写入的soe记录条数，并将对应记录所在实时sram环形fifo缓存队列的存储空间存入所述spi nor flash中序号为的扇区。

21、进一步的，所述根据与的差值确定当前周期待写入的soe记录条数，并将对应记录所在实时sram环形fifo缓存队列的存储空间存入所述spi nor flash中序号为的扇区，包括：

22、记为除以的余数，即；

23、判断是否成立，若是则取条soe顺序事件记录所在实时sram环形fifo缓存队列的4k字节空间，存入所述spi nor flash中序号为的扇区；更新上一个刷盘周期末未刷入缓存的soe顺序事件个数为，且；

24、若否则取条soe顺序事件记录所在实时sram环形fifo缓存队列的4k字节空间，存入所述spi nor flash中序号为的扇区，且。

25、进一步的，完成当前扇区写入后，将待写扇区的序号加1，记为，判断是否成立，若否则进入下一刷盘周期继续执行；若是则取，并进入下一刷盘周期继续执行。

26、第二方面，本发明提供一种soe读取与存储装置，用于实现前述任意一项所述的soe读取与存储方法，包括：

27、缓存初始化与数据恢复模块，用于初始化实时sram环形fifo缓存队列及spi norflash中的扇区批量缓存空间，并将上一次断电时存储于所述扇区批量缓存空间中的soe顺序事件记录拷贝至所述实时sram环形fifo缓存队列；

28、后台调度存储模块，用于通过后台周期性将所述实时sram环形fifo缓存队列中的soe顺序事件记录拷贝到所述扇区批量缓存空间，拷贝过程中采用多扇区均衡磨损机制进行扇区擦写调度控制；

29、磨损均衡控制模块，用于根据所述多扇区均衡磨损机制，以所述spi nor flash的扇区为单位对各扇区进行循环轮换擦除，并在完成擦除后将待写入数据依次写入对应扇区，实现soe顺序事件在所述spi nor flash上的存储。

30、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述中任一项所述方法的步骤。

31、第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：

32、存储器，用于存储计算机程序/指令；

33、处理器，用于执行所述计算机程序/指令以实现前述中任一项所述方法的步骤。

34、第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现前述中任一项所述方法的步骤。

35、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

36、本发明提供一种soe读取与存储方法、装置及存储介质，以低成本 spi nor flash为存储硬件，通过分层异步缓存架构与多扇区均衡磨损方法，解决传统 spi nor flash 高频 soe 场景擦除寿命不足、短期易产生存储坏块的缺陷；在满足电力装置 20～30 年超长服役周期、高频次 soe 事件完整时序存储的前提下，大幅降低存储物料成本，无需更换高价 fram 芯片，不占用额外硬件资源、不影响装置实时控制保护性能，硬件通用性强，适合电力继电保护、测控、dcs 设备大规模量产应用。