بررسی حافظه های NVDIMM و Scalable persistent memory

رم NVDIMM چیست؟

 

 

در مقاله تفاوت ماژول‌های رم LRDIMM و RDIMM برخی از خصوصیات این مدل از مموری ها را بررسی کرده ایم و متوجه این مشکل شدیم به علت نداشتن بخش فلش، با قطع برق اطلاعات در حال پردازش از بین می رود. ماژول non-volatile dual in-line یا همان NVDIMM نوعی حافظه با دسترسی رندوم است. non-volatile Memory به حافظه ای گفته می شود که حتی در زمان قطعی برق و اختلال در عملکرد تجهیزات و خاموشی، اطلاعات را در خود حفظ می کند. Dual in-line حافظه را با استفاده از پکیج DIMM مشخص می کند. NVDIMM عملکرد اپلیکیشن و زمان بازیابی اطلاعات پس از خرابی سیستم را بهبود می بخشد و پایداری و قابلیت اطمینال solid-state drive (SSD) را افزایش میدهند.

پیشنهاد مطالعه: رم سرور چیست 

محصولات Non-volatile در هنگام انجام عملکرد عادی از volatile memory استفاده کرده و در صورت بروز مشکلی مانند قطعی برق، با استفاده از یک منبع تغذیه پشتیبان داخلی روی برد اصلی، اطلاعات را به non-volatile حافظه ارسال می کنند. حافظه فرار از غیر فرار سریعتر، byte-addressable است و میتواند هر گونه که دوست دارد اطلاعات را Write کند، بدون نگرانی از فرسایش اطلاعات یا طول عمر دستگاه. محصولات NVDIMM در برابر سایر محصولات گرانتر می باشند.

بسیاری از حافظه های غیر فرار در حال توسعه هستند از آن جمله میتوان Magnetoresistive RAM (MRAM) و Intel’s 3D XPoint را نام برد. مانند MRAM، Nano-RAM مبتنی بر نانوتیوب های کربنی یکی از فناوری هاییست که برای معیارهای عملکرد، قابلیت بازگردانی بایت و طول عمر دستگاه به DRAM نزدیک می شود. اولین محصولات در سال 2021 با دنسیتی متوسط، از شرکای ساخت Fujitsu انتظار می رود.

انواع NVDIMM بر اساس سازمان استاندارد JEDEC:

NVDIMM-F: DIMM با حافظه فلش.

کاربران سیستم باید یک DIMM ذخیره سازی را در کنار DRAMM DIMM سنتی بکار برند. این ماژول های نوع NVDIMM-F از سال 2014 در دسترس می باشند.

NVDIMM-N: DIMM با حافظه فلش و DRAM سنتی در یک ماژول.

کامپیوتر در زمان اجرای سیستم مستقیماً با DRAM سنتی ارتباط دارد. در صورت قطعی برق، ماژول اطلاعات را از DRAM فرار سنتی در حافظه فلش پایدار کپی کرده و پس از آمدن برق، اطلاعات را مجدداً کپی میکند. این در حالیست که از منبع تغذیه پشتیبان کوچک برای ماژول استفاده میکند و داده را از DRAMM به flash storage منتقل می نماید.

NVDIMM-P: مشخصات فنی به طور کامل توسط JEDEC در فوریه 2021 منتشر شد.

ماژول NVDIMM-P، حافظه اصلی کامپیوتر را قادر می سازد تا با استفاده از تکنولوژی Persistent Memory و اتصال DDR4 یا DDR5 DIMM توانایی ایجاد ارتباط با DRAM DIMM ها امکان پذیر باشند.

پیاده سازی غیر استاندارد NVDIMM:

NVDIMM-X:

در این مدل از DDR4 و ذخیره سازی NAND Flash و volatile DRAM همزمان در یک ماژول استفاده شده است و توسط Xitore توسعه یافته اند.

از نوامبر 2012، بیشتر NVDIMM ها از NAND Flash به عنوان حافظه غیر فرار استفاده می کردند. تکنولوژی های جدید مموری در حال ظهور که هدف آن دستیابی به NVDIMM بدون حافظه Cache یا دو حافظه جداگانه است. اینتل و میکرون اعلام کرده اند که از فناوری 3D XPoint PCM در NVDIMM-F استفاده کرده اند. در سال 2015، سامسونگ و Netlist محصول NVDIMM-P را معرفی کردند که احتمالاً بر اساس Z-NAND می باشد.

منبع تغذیه پشتیبان

NVDIMM دارای باتری پشتیبان یا BBU DIMM می باشد و تا 72 ساعت برای تامین برق volatile memory استفاده می شود. این باتری ها عمر کمی دارند و ممکن از نظر RoHS به عنوان زباله خطرناک برای محیط زیست و حاوی فلزات سنگین باشند.

زمانیکه ماژول دارای حافظه پایدار است، برای مدت کوتاهی پس از قطع برق، از منبع تامین انرژی جایگزین برای انتقال اطلاعات به حافظه پایدار استفاده می کند. بنابراین DIMM ها دارای یک منبع ذخیره انرژی بر روی برد می باشند.

 

مزایای استفاده از NVDIMM بر روی سرور

تکنولوژی بکار رفته در NVDIMM به عنوان جایگزینی برای DRAM تصور می شود زیرا از سرعت Write بالاتری بر روی بلوک ذخیره سازی 4K دارد. NVDIMM می تواند برای تسریع Workload ها در نسل بعدی سیستم عامل های استوریج و سرور های نسل 10 اچ پی از جمله سرور DL380 و سرور DL580، نقش مهمی ایفا کند.

ماژول های NVDIMM عملکرد سریع DRAM همراه با حافظه ذخیره سازی پایدار flash-backed ارائه می دهند. علاوه بر این دارای Tier اضافه در سرورها میباشند. NVDIMM Persistence به برنامه ها این امکان را می دهد تا در زمان بروز مشکلات و خرابی های ناگهانی پردازش ترافیک I/O را بدون اختلال ادامه دهند.

کنترلر داخلی DRAM در صورت تشخیص وقوع قطع برق، فرآیند تهیه بکاپ اطلاعات را آغاز می کند. داده ها بلافاصله روی فلش پردازنده نوشته می شود. پس از بازیابی برق سیستم، کنترل کننده NVDIMM فرآیند معکوس را اجرا و دیتا را از فلش DRAM بدون از دست رفتن اطلاعات کپی کرده تا فعالیت های عادی مجدد از سر گرفته شوند.

همچنین NVDIMM ها گزینه سازمانی اضافی برای ذخیره سازی فلش server-side فراهم میکند. ماژول های NVDIMM میتوانند گزینه اضافی یا جایگزین برای درایو‌های SSD بر روی سرور ها، PCIe SSD ها، M.2 SSD ها یا تجهیزات ذخیره سازی mSATA  باشند.

پیشنهاد مطالعه: تفاوت پروتکل های ارتباطی SATA، NVMe، M.2

حافظه های NVDIMM با نگهداری از اطلاعات در صورت نبود برق یا خرابی سیستم، انعطاف پذیری را افزایش می دهند. سازمان های بزرگ برای حفاظت از داده ها به منبع تغذیه بی وقفه متکی هستند. در این حالت زمان نقش مهمی دارد و طول مدت زمان بازیابی مجدد، به زمانی که صرف Write اطلاعات Critical در محل ذخیره‌سازی اطلاعات یا سیستم ذخیره‌سازی NAS میشود بستگی دارد.

یکپارچه سازی NVDIMM می تواند منجر به کاهش Data Loss و Downtime مربوط به Write نسخه پشتیبان کمک کند.

Scalable Persistent Memory چیست؟

 

 

شرکت HPE راهکار و تکنولوژی جدیدی را همراه با سرورهای Gen10 خود معرفی کرد به نام حافظه پایدار مقیاس پذیر یا Scalable Persistent Memory که با ظرفیت ترابایت کار میکند. اچ پی ای این فناوری را برای حل Bottleneck های بزرگ در برنامه ها و تسریع عملکرد سرورهای HP با استفاده از مولفه هایی که امروزه در دیتا سنترها وجود دارد، ارائه کرده است.

اچ پی ادعا میکند پیاده سازی Persistent Memory، چه با NVDIMM یا Scalable Persistent Memory، می تواند جایگزین لایه ذخیره سازی فلش شود و سریعترین حافظه پایدار را در بازار ارائه دهد. برخی مزایای عملکرد persistent memory؛ در زمان Restart 20 برابر سریعتر، مبتنی بر دیتابیس داخلی حافظه Microsoft SQL Hekaton، در زمان checkpoint 27 برابر عملکرد سریعتر را می توان نام برد. همچنین HPE می گوید در صورت جایگزینی SSD مموری با Persistent Memory، عملکرد اپلیکیشن ها 2 برابر می شود.

HPE Scalable Persistent Memory توانسته زیرساخت های فناوری اطلاعات را برای کاربران متحول ساخته، ضمن اینکه سطح بالاتری از قابلیت اطمینان و کارایی را ارائه می دهد، عملکرد بالاتری را نیز شاهد هستید. این بخشی از یک راهکار ذخیره سازی یکپارچه می باشد که با سرعت حافظه با ظرفیت ترابایتی کار میکند و سطوح جدیدی از عملکرد محاسباتی با ماندگاری بالا ایجاد می نماید.

ویژگی های اصلی scalable persistent memory:

• به نسبت DRAM ،persistent memory سطح عملکرد سریعتری دارد
• ظرفیت انعطاف پذیر از 256GB ،512GB تا 1TB
• راهکاری کامل که با استفاده از DRAM برای عملکرد برنامه، Flash Tier برای ماندگاری و بکاپ منابع برای انتقال اطلاعات به بخش Persistent Store عمل میکند.
• تا 20 برابر کاهش در زمان راه اندازی مجدد پایگاه داده با حفظ حداکثر up-time
• حداکثر 27 برابر عملیات بازبینی سریعتر، امکان تسریع در زمان عملکرد سازمان ها را امکان پذیر می سازد.
• قابلیت های مختلفی برای کسب و کارهای مختلف فراهم میکند، از آن جمله؛ تشخیص کلاهبرداری اینترنتی، تجزیه تحلیل تهدیدات سایبری، شخصی سازی در مقیاس وب، Financial trading و IoT

اچ پی ای Persistent Memory، حافظه ای سریعتر، با ظرفیت بالاتر و مقرون به صرفه تری را برای تبادل لود کاری بیگ دیتا و امکان تجزیه تحلیل آنها فراهم می آورد. امکان ذخیره سازی، جابجایی و پردازش داده ها با سرعت بی سابقه و بهبود TCO ایجاد گردیده است.

سلسله مراتب مموری/استوریج در معماری سرورهای HP:

 

کاربردهای حافظه پایدار مقیاس پذیر HP

نحوه تنظیمات پیکربندی حافظه پایدار مقیاس پذیر اچ پی ای:

پس از فعال کردن HPE Scalable Persistent Memory بر روی سرور، تنظیمات زیر را انجام دهید:

گزینه های مرتبط با مموری:

• از بخش Advanced Memory Protection گزینه Advanced ECC را انتخاب کنید.
• سپس از بخش Node Interleaving گزینه Disabled را فعال کنید.

سپس به بخش گزینه های سیستم رفته و بهینه سازی زمان Boot را انتخاب کنید.

• بخش Memory fast training را فعال کنید.
• سپس Extended memory test را غیر فعال کنید.
• بخش Memory clear on warm reset را نیز غیر فعال کنید.