NVDIMM چیست؟

 آیا نیاز به افزایش عملکرد در  مرکز داده و برنامه های کاربردی تجزیه و تحلیل خود دارید؟

پس با ما همرا باشید تا با nvdimm ها بیشتر آشنا شویم.

همانطور در مقاله تفاوت رم های RDIMM  و LRDIMM  بررسی کردیم در انتها گفته شد که تنوع در ساختار رم های سرور اچ پی فقط محدود به این دو سری نبوده و در این جا قصد داریم نوع دیگری از رم را با هم بررسی کنیم.

ماژول NVDIMM که مخفف (non-volatile dual in-line) می باشد؛ نوعی حافظه با دسترسی رندوم است. NVDIMM به حافظه ایی گفته می شود که  flash-backed DIMM می باشند که این تکنولوژی ذخیره سازی کمک می کند تا در صورت قطعی برق، خاموش شدن سرور اطلاعات ذخیره شده از بین نروند. NVDIMM ها حافظه فلش NAND غیر فرار را با حافظه دسترسی تصادفی پویا (DRAM) را در یک سیستم حافظه یکپارچه سازی می کنند. NVDIMM در بهبود عملکرد اپلیکیشن و زمان بازیابی اطلاعات پس از خرابی سیستم تاثیر بسزایی داشته و پایداری و قابلیت اطمینان در SSD را افزایش می دهند. Nvdimm ها در هنگام انجام عملکرد روتین خود اوصولا از volatile memory استفاده کرده و فقط در هنگام  بروز مشکلاتی همانند قطعی برق، با استفاده از یک منبع تغذیه پشتیبان داخلی، آنبرد اصلی، اطلاعات را به non-volatile حافظه ارسال کرده و از، ازبین رفتن آنها جلوگیری می کنند. عملکرد حافظه فرار از حافظه غیر فرار سریعتربوده و

byte-addressable  می باشد و میتواند با توجه به شرایط هر آن طور که می خواهد اطلاعات را Write کند، بدون نگرانی از فرسایش اطلاعات یا طول عمر دستگاه. قابل ذکر است که از نظر بهای قیمتی NVDIMM ها 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 فناوریی می باشد که برای معیارهای عملکرد، قابلیت بازگردانی بایت و طول عمر دستگاه به DRAM نزدیک می شود.

حجم کاری، persistent memory ها با ظرفیت ترابایت می باشد که، بسیار کارآمد در جهت از بین بردن محدودیت در فضا می باشند.

مزایای NVDIMM در سرورها

فناوری NVDIMM به عنوان جایگزینی برای DRAM است، زیرا سرعت آن یک مرتبه بزرگتر از نوشتن داده ها در ذخیره سازی بلوک 4K است. NVDIMM ها می توانند برای تسریع بار کاری در سرورهای نسل بعدی و پلت فرم های ذخیره سازی داده مفید باشند. NVDIMM ها یک گزینه enterprise اضافی برای ذخیره سازی فلش سمت سرور ارائه می دهند. آنها می توانند جایگزینی برای درایوهای  (SSD) سنتی در سرورها،  یا دستگاه های ذخیره سازی mSATA باشند.

به روز رسانی ها

• افزایش پنجاه درصدی ظرفیت ( تا 16GB NVDIMM ) در نسل دهم نسبت به نسل قبلی سرور ها
• افزایش 25% سرعت NVDIMMها در Gen10
• پشتیبانی از پلتفرم Expanded server در سرورهای Gen10

NVDIMM های 16GB

1. DRAM: شتاب برنامه.
2. NAND Flash: حافظه غیر فرار و ذخیره دائمی دیتا در NVDIMM.

انواع NVDIMM بر اساس سازمان استاندارد JEDEC:

به روز رسانی های DDR شامل نسخه های DDR2 و DDR3 است. سرعت داده دو برابر نسل چهارم (DDR4) جدیدترین نسخه است. مشخصات NVDIMMهای هیبریدی سازگار با DDR4 در سال 2015 توسط انجمن فناوری حالت جامد JEDEC منتشر شد که یک سازمان استاندارد برای صنعت میکروالکترونیک است. استانداردهای JEDEC از NVDIMM-F و NVDIMM-N پشتیبانی می کنند.

JEDEC و انجمن صنعت شبکه‌های ذخیره‌سازی در حال بررسی پیشنهادهایی برای استانداردسازی دستگاه‌های NVDIMM-P هستند که DRAM و NAND را در فضای حافظه مشابه نقشه‌برداری می‌کنند. همانطور که پیشنهاد شد، NVDIMM-P هم دسترسی

byte-و  block-oriented driveرا فراهم می کند.

• NVDIMM-F
• NVDIMM-N
• NVDIMM-P
• NVDIMM-X

1. NVDIMM-F با حافظه flash

NVDIMM-F مخفف Flash است، به این معنی که عموماً NAND Flash در اینجا استفاده می شود. بعد از NVDIMM-N به بازار آمد. فلش دارای نقشه حافظه است اما DRAM نقشه سیستم نیست. این می تواند ظرفیت ذخیره سازی 100 گیگابایت تا 1 ترابایت با تأخیر نزدیک به 10 ثانیه میکروثانیه داشته باشد. از آنجایی که تاخیر بسیار زیاد است، در بین تمام NVDIMM ها کندترین است.

2. NVDIMM-N و DRAM در یک ماژول.

قدیمی ترین NVDIMM است که در آن DRAM و Flash روی یک ماژول قرار دارند. پردازنده در حین اجرای دستورات مستقیماً با DRAM در ارتباط است. در صورت قطعی جریان برق، ماژول رم اطلاعات را از DRAM فرَار سنتی در حافظه فلش غیر فرار کپی و منتقل کرده و پس از اتصال دوباره جریان برق، اطلاعات را مجدداً کپی میکند. این در حالیست که از منبع تغذیه پشتیبان برای ماژول استفاده میکند و دیتا را از DRAMM به flash storage منتقل می نماید.

دسترسی به یک دستگاه NVDIMM-N با سرعت DRAM یا نزدیک به آن، با هدف انتقال سریع داده انجام می شود. DRAM به حافظه سیستم نگاشت می شود. برنامه ها معمولاً یک NVDIMM-N را به عنوان یک دستگاه بلوک می بینند. هر NVDIMM-N تقریباً از 16 گیگابایت DRAM استفاده می‌کند که با سهم مساوی از ظرفیت NAND، برای ایجاد دستگاه‌هایی که در حال حاضر حداکثر ظرفیت 32 گیگابایت (گیگابایت) دارند، استفاده می‌کند. دستگاه NVDIMM-F عملکرد کندتری نسبت به دستگاه NVDIMM-N دارد.

3. NVDIMM-P

NVDIMM-P مخفف persistent است. فلاش (در صورت استفاده خارجی) و DRAM هر دو دارای memory mapped  هستند. این می تواند ظرفیت ذخیره سازی 100 گیگابایت تا 16 ترابایت با تأخیر نزدیک به 100 ثانیه نانوثانیه داشته باشد که در مقایسه با سایر انواع NVDIMM، برای کاربردهای سرور قابل دوام تر است. گفته می شود که بر اساس فناوری ReRAM ساخته شده است. NVDIMM-P از نظر ظرفیت بهترین است، با این حال از نظر تاخیر با این فناوری می توان پیشرفت بیشتری را انتظار داشت. هدف فناوری حافظه NVDIMM-P دستیابی به ذخیره سازی در داخل DRAM است و می تواند راه حل بهتری برای حافظه و ذخیره سازی برای سرورها در آینده باشد.

4. NVDIMM-X

در این مدل از DDR4 و ذخیره سازی NAND Flash و volatile DRAM به طور همزمان در یک ماژول رم قرار گرفته و توسط Xitore توسعه یافته اند.

از نوامبر ۲۰۱۲تاکنون ، بیشتر NVDIMM ها از NAND Flash به عنوان حافظه غیر فرار استفاده می کردند. تکنولوژی های جدید حافظه های رم 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. و در سال ۲۰۱۵، سامسونگ و Netlist محصول NVDIMM-P را معرفی کردند .

منبع نغذیه

NVDIMM دارای باتری پشتیبان یا BBU DIMM می باشد و تا ۷۲ ساعت برای تامین برق volatile memory استفاده می شود. این باتری ها عمر کمی دارند و ممکن از نظر سازمان  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 آنبرد می باشند.

انتظار می‌رود ظرفیت دستگاه‌های NVDIMM با شروع تولید سرورهای سازمانی و سازندگان ذخیره‌سازی دستگاه‌های برند خود افزایش یابد. به عنوان مثال، شرکت Hewlett-Packard (HPE) در سال 2016 یک NVDIMM 8 گیگابایتی را برای استفاده با سیستم ذخیره سازی HPE Persistent Memory خود بر اساس سرورهای HPE ProLiant Gen 9 معرفی کرد.