一种计算机系统软件一键恢复装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种计算机系统软件一键恢复装置，是一种电数字数据处理装置，是一种用于电数字数据处理装置的数据故障的恢复装置。


背景技术：

2.操作系统崩溃是一种十分常见的计算机系统故障，对于计算机专业人员或有一些计算机知识的人员来说，这只是简单系统恢复问题，但对于绝大多数计算机的使用者确是一个十分棘手的问题，特别是工作完全依赖计算机及其网络的人员，一旦系统崩溃，所产生的影响十分严重。即便不出现系统崩溃，长期使用的计算机会产生大量的垃圾信息，而清除这些垃圾最好的方式就是重新安装操作系统。如何在没有任何技术指导的情况下，方便的重装操作系统是多数没有任何计算机专业背景的计算机操作人员所希望的。
3.现有的计算机操作系统恢复的方式多种多样，但仍然存在一些问题，包括：
4.1.一些计算机系统的一键恢复装置是通过计算机系统本地的存储空间作为备份空间，当该空间由于分区表、文件系统超级块等原因损坏后，该备份数据将无法恢复。如中国专利《基于一键恢复功能的计算机系统、恢复装置和恢复方法》（申请号200610083036.6）。
5.2.在本地存储的另一问题是容易遭受网络攻击，一旦备份文件被攻击而修改，则即便操作系统恢复，也带有病毒，继续污染重装的操作系统。
6.3.现有一些独立于主机的一键恢复装置的安装通常比较复杂，需要修改bios、南桥等芯片的程序，必须是计算机专业人员才能完成。
7.4.几乎所有现有的独立于主机的一键恢复装置在主机系统工作时，都是加电的，与主机关系密切，不能简单的插拔。也就是说，在没有专业知识的情况下不能随意的插拔一键恢复装置。这不但耗费电能，而且对于非专业人员来说是一个很大的限制，使非专业人员不敢自行恢复操作系统。


技术实现要素：

8.本实用新型涉及一种计算机系统软件一键恢复装置。所述的一键恢复装置和方法特别强调的是，使用者是完全没有计算机专业知识的用户，在没有专业人员的指导下，自行安装所述的一键恢复装置，并在安装后，能够自行按下“一键恢复”按钮，完成系统恢复操作。也可以在系统配置完成后，经过简单的屏幕选项，对当前系统进行备份操作。所述一键恢复装置的备份空间完全独立于主机。当需要备份或恢复系统时，一键恢复装置自带的存储空间自动连接主机。而当无需备份或恢复系统时，即便不从主机上拔出一键恢复装置，则一键恢复装置也能够自动断电，并以离线的形式将自带的存储空间与主机系统断开，以确保该存储空间不因为主机系统病毒、人为误操作等原因而损坏。
9.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种计算机系统软件一键恢复装置，包括：能够插接连接主机的接口电路，所述的接口电路与能够连接内置引导程序、数据
备份恢复软件和备份数据的存储设备的存储插座电路连接，所述的接口电路、存储插座电路与控制电路、存储供电电路连接，所述的控制电路与控制供电电路连接；
10.所述的控制电路设有延时启动端、控制供电维持端、存储供电维持端；
11.所述的控制供电电路内置一按键，所述的按键通过肖特基二极管分别连接控制供电mos管的栅极和所述的延时启动端，所述的控制供电mos管的源极和漏极分别与总线输入端和电源高端连接，所述控制供电电路还设有控制供电开关管，所述的控制供电开关管的基极与所述的控制供电维持端连接，所述的控制供电开关管的集电极与控制供电mos管的栅极连接；
12.所述的存储供电电路设有存储供电mos管和存储供电开关管，所述的存储供电mos管的源极和漏极分别与总线输入端和总线输出端连接，所述的存储供电mos管的栅极与所述的存储供电开关管的集电极连接，所述的存储供电开关管的基极与存储供电维持端连接。
13.进一步的，所述的控制电路还设有用于展示运行状态的指示灯。
14.进一步的，所述的接口电路是usb、pci、pci-e之一，当接口电路为usb接口电路时，接口电路为usb插头电路；所述的存储插座电路是usb插座电路。
15.进一步的，所述的usb插头电路和usb插座电路为usb2.0、usb3.0或usb3.1；所述的存储设备是usb接口设备，包括：u盘、移动硬盘、usb读卡器之一。
16.进一步的，所述控制电路还连接5pin插针。
17.进一步的，所述的计算机系统软件一键恢复装置的外形为板卡形。
18.进一步的，所述的计算机系统软件一键恢复装置的外形为机箱形。
19.本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的装置设置了两套供电电路，一套用于控制电路，一套用于存储电路，分开供电的目的是便于在所述装置不工作时予以断电，以保护所述装置不受攻击。同时设置两套供电电路可以使恢复或重新安装主机的操作系统完全自动化，配合方便插接的接口电路，使恢复操作系统的操作变得十分简单，基本没有计算机知识的计算机使用者也能够十分轻松的进行主机操作系统的安装、备份和恢复操作。与现有的一键恢复操作系统相比，本实用新型所提供的一键恢复装置和方法能够完全避免遭受攻击，更加安全，对于操作者而言，更加简便易学。在主机bios已经设置好的情况下，由电脑使用者启动电脑、按键等简单操作就能够成功进行系统恢复。这对于完全没有计算机知识的操作人员来说无需他人指导，以及过多的操作选项即可实现。由于所述装置平时可以与主机断开连接，仅在需要时才连接，因此不会被病毒或人为操作等损坏，并且所述装置平时处于离线装置，电力消耗为零，更加节约电力。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
21.图1是本实用新型实施例一所述一键恢复装置的电路原理图；
22.图2是本实用新型实施例八所述方法进行系统恢复或系统备份过程的流程图。
具体实施方式
23.实施例一：
24.本实施例提供了一种计算机系统软件一键恢复装置，如图1所示。本实施例包括：能够插接连接主机的接口电路，所述的接口电路与能够连接内置引导程序、数据备份恢复软件和备份数据的存储设备的存储插座电路连接，所述的接口电路、存储插座电路与控制电路、存储供电电路连接，所述的控制电路与控制供电电路连接。
25.所述的控制电路设有延时启动端p3.3、控制供电维持端p3.4、存储供电维持端p3.5。
26.所述的控制供电电路内置一按键sw1，所述的按键通过肖特基二极管d1分别连接控制供电mos管q1的栅极和所述的延时启动端p3.3，所述的控制供电mos管q1的源极和漏极分别与总线输入端vbus_in和电源高端vcc连接，所述控制供电电路还设有控制供电开关管q3，所述的控制供电开关管q3的基极与所述的控制供电维持端p3.4连接，所述的控制供电开关管q3的集电极与控制供电mos管q1的栅极连接。
27.所述的存储供电电路设有存储供电mos管q2和存储供电开关管q4，所述的存储供电mos管q2的源极和漏极分别与总线输入端vbus_in和总线输出端vbus_out连接，所述的存储供电mos管q2的栅极与所述的存储供电开关管q4的集电极连接，所述的存储供电开关管q4的基极与存储供电维持端p3.5连接。
28.应当说明的是，图1是以控制电路芯片为单片机为核心、接口电路以usb插口、配置相应电容、电阻等原件为例的典型电路，本实施例不限于这种配置，控制电路可以是其他控制芯片，如mcu等，与主机连接的接口电路，以及连存储设备的接口，可以是其他类型的接口。
29.本实施例的目的之一是建立一个能够完全由电脑使用者在无需他人指导下自己就可以毫无障碍的重新安装电脑操作系统的装置。为此本实施例设置了一个按键以及五部分电路：控制供电电路、控制电路、存储供电电路、接口电路、存储插座电路。需要使用者操作的只是将所述装置插接在主机上，启动电脑，按动唯一的操作键——按键并维持几秒钟，再通过主机的屏幕和鼠标选择一下要进行的操作，如系统重新安装或系统备份，之后则完全不用操作，全部自动完成。
30.所述的控制电路是接口控制器用于对接口电路、存储插座电路进行数据传输控制。接口电路用于与主机联系，即可以是usb插头电路，或是pci、pci-e插板电路，使本实施例最终产生可以呈现为直接插在电脑usb接口上的小盒子，也可以是安装在电脑后背或前脸的专用启动面板。控制电路中还可以设置专门的操作系统恢复指示灯d2，指示灯与按钮sw1可以合一设置，即按动sw1按钮，按钮的闪烁表示操作系统安装、备份或恢复。
31.应当说明的是，本实施例所述的主机可以是台式电脑、笔记本电脑或安装在机柜中的机架式服务器、刀片服务器，以及存储阵列等具有计算和存储功能的电子设备。
32.存储插座电路主要用于插接u盘或其他存储设备，如移动硬盘等，存储设备中内置数据备份恢复软件和备份的操作系统或数据，备份的操作系统可以是linux系统，也可以是windows、unix或其他操作系统。采用本实施例所述的一键恢复装置无需对主机的计算机系统的操作系统、引导方式、引导扇区以及bios固件做任何修改，对已有系统软件没有任何影响。仅将bios的引导顺序修改为一键恢复装置优先即可。在不允许修改bios引导顺序的情况下，也可在主机启动时手动选择从一键恢复装置引导。如果本装置采用是板卡的形式，则需要螺丝刀之类的普通工具进行安装，如果采用usb盒子的形式，则无需任何工具，直接插
在主机的usb接口上即可使用，非常方便。
33.本实施例由两套供电电路，分别针对单片机和存储设备进行供电。所述的控制供电电路主要为控制电路供电，是本实施例的关键。所述的存储供电电路主要为存储插座电路供电。
34.控制供电电路设有一个按钮，负责供电的总启动，还设有mos管q1控制负责开关控制电路（单片机u1）的电源，并设立开关管q3负责控制mos管的栅极。主机上电后，在按键按下之前，mos管q1和q2均不导通，因此不对单片机供电，当然也不对所连接的存储设备供电。这时所述一键恢复装置和其连接的存储设备处于断电状态，功耗均为零。
35.当按下按键并维持时，肖特基二极管d1将控制mos管q1的栅极对地导通，使接口电路的电源总线与单片机的vcc接通，单片机上电。同时肖特基二极管d1的另一个输入端将单片机u1的延时启动端p3.3对地导通，使单片机延时计时，当达到延时时间后，单片机触发对usb存储设备供电流程。
36.单片机运行后，单片机控制开关管q3导通，q3导通后使mos管q1持续导通，从而保持单片机的供电（即使按键松开后也可通过单片机和控制电路维持单片机的供电），也可以根据软件设定，延迟保持单片机的供电（即单片机的供电仍由按键控制，按键松开即停止单片机的供电）。单片机可以通过肖特基二极管d1获取按键的按下状态。
37.单片机根据按键按下的时长，决定是否对usb存储设备供电。单片机通过开关管q4导通，q4导通后使mos管q2导通，从而控制usb存储设备的供电。
38.存储供电电路主要用于对控制存储插座电路的供电，当单片机的存储供电维持端p3.5给出高电平时，q4导通，从而使q2源极和漏极导通，则将接口电路的vbus_in和存储插座电路的vbus_out联通，为存储器供电。
39.实施例二：
40.本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于控制电路的细化。本实施例所述的控制电路还设有用于展示运行状态的指示灯d2，如图1所示。
41.本实施例在单片机的p3.2连接一led发光二极管，作为指示灯，并设定在按下按键和维持按键按压时，指示灯快速闪烁，在单片机正常工作时慢速闪烁。
42.实施例三：
43.实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于接口电路的细化。本实施例所述的接口电路是usb、pci、pci-e之一，当接口电路为usb接口电路时，接口电路为usb插头电路；所述的存储插座电路是usb插座电路。
44.本实施例所述的接口电路是连接主机主板的桥梁，也涉及到所述装置形成产品的形状，如果是板卡形，则可以使用pci或pci-e，或usb ，如果采用盒子形，则采用usb接口更加合适，可以直接插接在电脑的面板或背板上，直接进行操作，更加方便。
45.实施例四：
46.实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于接口电路的细化。本实施例所述的usb插头电路和usb插座电路为usb2.0、usb3.0或usb3.1。所述的存储设备是usb接口设备，包括：u盘、移动硬盘、usb读卡器之一。
47.本实施例能够使用多种版本的usb接口协议。由于可以使用多种usb接口协议，则可以使用各种usb存储设备，如：u盘、移动硬盘、sd/tf读卡器等usb接口的存储设备。
48.实施例五：
49.实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于控制电路的细化。本实施例所述控制电路还连接5pin插针tp，如图1所示。
50.设置5pin插针为了方便将单片机软件烧录到单片机内，也可作为调试串口使用。5pin插针可不焊接在电路板上，仅在电路板上保留焊盘，利用夹具进行连接。
51.实施例六：
52.所述的计算机系统软件一键恢复装置，其特征在于，所述的计算机系统软件一键恢复装置的外形为板卡形。
53.所述的板卡形是指可以插接在电脑前面板或后面板的电路板，板卡一般没有外壳，只有一片与电脑箱连接的连接片。插接的方式可以是pci或pci-e插槽，或者直接用螺丝拧紧在电脑箱体或机架上。
54.实施例七：
55.所述的计算机系统软件一键恢复装置，其特征在于，所述的计算机系统软件一键恢复装置的外形为机箱形。
56.机箱形是指使用一个盒子将整个装置放在其中，形成一个完整的产品。盒子的某一个面上设置usb插头，可以插接在主机的usb插口上，并在盒子的某个面上设置按键以及指示灯，作为装置的启动和状态指示。
57.实施例八：
58.本实施例是一种基于上述实施例所述装置的计算机系统软件一键恢复方法。本实施例包括：主机正常工作过程、恢复主机系统过程、备份主机系统过程。主机正常工作过程是指主机开启正常的操作系统，并执行正常的业务，这时所述的装置可以连接在主机上，也可以不与主机连接。当所述装置不与主机连接时，装置与主机物理断开，装置没有加电，则不会产生任何工作过程，也不会被病毒侵袭。
59.应当说明的是本实施例以图1的单片机架构为例进行说明，本实施例不限于单片机架构。
60.当主机正常工作时，如果所述装置插接在主机上则有：按键sw1处于断开状态，延时启动端p3.3、控制供电维持端p3.4、存储供电维持端p3.5均无信号，控制供电mos管q1和存储供电mos管q2处于截止状态，使控制电路未加电，从而使存储供电电路、存储插座电路均未加电；整个所述装置处于断电状态。由此可以看出，这时所述装置处于断电状态，指示灯也不会发亮，病毒无法入侵，装置处于完全安全状态。
61.恢复主机操作系统过程和主机操作系统备份过程的装置启动方式是相同的，只是在加载内置数据备份恢复软件时设置了两个选项供操作人员选择，以分别进行系统恢复或系统备份，也可以配置默认操作或流程，使操作人员在按键断开后无需任何操作，数据备份恢复软件自动按默认操作或流程完成主机系统维护并关机。具体过程包括以下步骤，流程如图2所示：
62.步骤1，按键触发：不论主机是否加电，首先确认所述装置是否插接在主机上，确认后启动或重新启动主机，当主机一经加电，立刻按动按键sw1并维持按压。
63.按键sw1是所述装置唯一需要操作的按钮，在确认所述装置稳固插接在主机后，再确认主机是否加电。如果主机在加电状态，就要重新启动，如果主机在断电状态则启动主
机。启动的目的是使装置的内置引导程序能够自动引导数据备份恢复软件进入主机系统维护状态。应当说明的是，主机bios应当处于所述装置与主机插接接口为优先选择的状态。即：如果接口为usb则主机bios为usb优先，如果接口为pci或pci-e则为pci或pci-e优先。
64.步骤2，临时供电：在按键维持按压期间，肖特基二极管分别导通控制供电mos管q1和延时启动端p3.3触发控制电路；控制供电mos管q1将总线输入端和电源高端导通，使主机电源对控制电路供电，并使控制电路延时计时开启，指示灯d2开始快速闪烁。
65.临时供电主要是将控制供电电路与主机的电源连接，触发控制电路，为安全起见，可以设置延时触发，例如按压按键3-6秒，再触发控制电路，也可以不设置延时，按压按键直接触发供电电路。为区别于启动状态和工作状态，可以设置指示灯的变化。例如可以设置指示灯的快速闪烁表示启动状态，用慢速闪烁或常亮表示工作状态。也可以使用双色指示灯表示不同工作状态。按键接通肖特基二极管d1的一个输入端对地导通，使控制供电mos管q1的栅极对地导通，q1栅极的低电平使q1的源极和漏极导通，也就是控制电路的单片机与主机电源连接，单片机加电。同时肖特基二极管的另一个输入端将触发电平输给单片机u1，使单片机触发，进入延时启动状态。
66.步骤3，正常供电启动：延时到时后，控制电路向控制供电开关管q3、存储供电开关管q4发出导通电平，使控制供电开关管q3、存储供电开关管q4导通，从而导致控制供电mos管、存储供电mos管导通，为控制电路、存储插座电路以及插在usb插口上的存储设备供电，指示灯d2继续快速闪烁。
67.当控制电路启动后，控制电路通过控制供电维持端p3.4、存储供电维持端p3.5向控制供电电路和存储供电电路的开关管q3、q4的基极发出高电平，使q3、q4的集电极对地导通，从而导致q1、q2导通，使主机的电源与控制供电电路、存储供电电路连接并供电。
68.步骤4，临时供电断开：控制电路、存储插座电路以及存储设备得电后，指示灯开始慢速闪烁，按键断开；按键断开后，由于控制电路维持了控制供电开关管q3、存储供电开关管q4的导通电平，使控制供电开关管q3、存储供电开关管q4维持导通，从而维持了控制供电mos管q1、存储供电mos管q3的导通，并从而维持了控制电路、存储插座电路、存储设备的供电。
69.由于单片机u1已经启动，持续不断的维持控制供电维持端p3.4、存储供电维持端p3.5的导通信号，使q3、q4维持导通，从而维持q1、q2导通，为控制供电电路和存储供电电路持续供电，临时供电已经没有意义，这时可以放开按压按键sw1，断开肖特基二极管d1对控制供电电路的供电，这时主机电源为控制电路和存储设备持续正常供电。
70.步骤5，主机系统维护：由于控制电路、接口电路、存储插座电路以及插在usb插口上的存储设备持续得电，主机的bios能够找到所述存储设备所存储的内置引导程序，从而启动对主机操作系统的恢复操作或备份操作。
71.主机系统维护包括两个操作：恢复操作系统和备份现有的操作系统。本实施例中所述的存储设备中存储的备份操作系统是指包含基本操作系统和常用应用软件以及相应设置的操作系统。一般情况下，所述的恢复操作系统是指重新安装操作系统并同时安装一些常用的应用软件，以及一些常规的系统设置，而不是单纯的安装操作系统。
72.步骤6：完成断开：主机操作系统的恢复操作或备份操作结束后，或者长按按键，使所述装置与主机断开；或者关闭主机并重新启动主机，按键维持断开状态，主机不能对控制
电路供电，从而使所述装置失电而与主机断开；或者关闭主机，并将所述装置从主机上拔除，物理断开。
73.操作系统安装或备份之后，主机和一键恢复装置都在加电状态，为安全起见这时需要将主机和一键恢复装置断开。断开的方式有三种：长按按键的断开、重新启动主机的断开和物理断开。可以在单片机中设定一个长按程序，在装置加电情况下，长按按键即能够将装置的电源与主机的电源断开，使一键恢复装置断电，实现长按按键的断开。重新启动主机的断开是主机安装或备份后，直接关闭主机，主机断电后，主机电源无法维持控制电路的供电，单片机因失电而无法运行，控制供电维持端p3.4和存储供电维持端p3.5无信号，从而使存储供电mos管q3和存储供电开关管q4关断，从而使控制供电mos管q1和存储供电mos管q2截止，一键恢复装置恢复初始关闭状态。主机一旦启动，只要不按压按键sw1，整个一键恢复装置就不会加电，自动的与主机断开联系，实现重新启动主机的断开。当主机关闭时可以直接从主机上拔除一键恢复装置，实现物理断开。
74.实施例九：
75.本实施例是实施例八的改进，是实施例八所述的长按按键的断开的细化。本实施例所述长按按键的断开包括：在按键维持按压期间，肖特基二极管将单片机的延时启动端p3.3对地导通，使控制电路延时计时开启，指示灯开始快速闪烁；延时到时后，控制电路向控制供电开关管q3、存储供电开关管q4发出关断电平，使控制供电开关管q3、存储供电开关管q4关断，从而导致存储供电mos管q2关断，存储插座电路以及插在usb插口上的存储设备失电，由于按键维持按压期间肖特基二极管持续导通控制供电mos管q1，因此控制供电mos管q1持续将总线输入端和电源高端导通，使主机电源维持对控制电路供电，指示灯继续快速闪烁；存储插座电路以及存储设备失电后，指示灯常亮一定时间后熄灭，按键断开；按键断开后，肖特基二极管关断控制供电mos管q1，从而关断控制电路的供电，整个所述装置处于断电状态。
76.本实施例是在主机和一键恢复装置连接在一起并同时加电的情况下，进行的。在单片机中同时设置一个延时开启程序和一个延时关闭程序，当一键恢复装置处于整体失电状态时，按动按键则启动延时开启程序，当一键恢复装置整体处于加电状态时，按动按键则启动延时关闭程序，在本实施例中这一启动和关闭均由单片机的延时启动端p3.3承担。
77.实施例十：
78.本实施例是实施例九的改进，是实施例九关于备份过程的细化。本实施例所述的操作系统备份过程启动时，内置引导程序引导数据备份恢复软件运行，数据备份恢复软件提示选择需要备份的硬盘数据，并自动将指定的硬盘数据备份到存储设备中，所述的存储设备中设有两个区域：用于存储引导程序和数据备份恢复软件的fat32分区和用于存储备份数据的ext4分区。主机的备份文件以gzip压缩的方式存入存储设备，同时记录备份时间。
79.本实施例所述的存储设备内置独立引导程序和操作系统，不依赖于主机中安装的操作系统和软件。即使主机的操作系统和软件完全崩溃也不影响一键恢复程序的运行。
80.usb存储设备存在两个分区，第一个分区为fat32分区，用于存储引导程序和数据备份恢复软件的fat32分区，第二个分区为ext4分区，用于存储计算机系统的备份数据。
81.存储设备的存储区可以预先存放出厂设置的计算机系统硬盘备份文件。存储设备通过软件可以无需人为干预自动恢复主机硬盘或raid组（独立磁盘冗余磁盘阵列）的数据，
也可以人为通过鼠标、键盘选择或确认需要备份和恢复的硬盘或raid组。
82.进行数据备份或恢复时，可以在显示器上显示进度条、已用时间和预计剩余时间供操作人员参考。存储设备中的数据备份恢复软件可以用块设备完整镜像的方式进行计算机系统硬盘和数据硬盘备份和恢复，也可以用文件拷贝方式进行备份和恢复。主机的备份文件以gzip压缩的方式存入存储设备，同时记录备份时间。
83.可以通过软件设置屏蔽计算机系统中的大容量硬盘或大容量raid组，针对大容量存储系统可避免将系统盘的备份文件误恢复到数据盘。
84.每一次的备份和恢复操作，在存储设备中均有日志记录，避免误操作带来的争议。
85.最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案（比如电路的整体布局、各种接口的应用、各种电路元件的接法、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。