服务器与内存-白红宇

服务器内存也是内存（RAM），它与普通PC（个人电脑）机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如

ECC、

ChipKill、

FB-DIMM

热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。

关键词

ECC (寄存式内存)

Error-correcting code memory (ECC memory)，即应用了能够实现错误检查和纠正技术（ECC）的内存条。ECC是“Error Checking and Correcting”的简写，中文名称是“错误检查和纠正”。

技术原理

要了解ECC技术，就不能不提到在ECC技术出现之前，内存中应用最多的另外一种技术，就是Parity （奇偶校验）

　　在数字电路中，最小的数据单位就是叫“比特（bit）”，也叫数据“位”，“比特”也是内存中的最小单位，它是通过“1”和“0”来表示数据高、低电平信号的。在数字电路中8个连续的比特是一个字节，不带“奇偶校验”的内存中的每个字节只有8位，若它的某一位存储出了错误，就会使其中存储的相应数据发生改变而导致应用程序发生错误。而带有“奇偶校验” 的内存在每一字节（8位）外又额外增加了一位用来进行错误检测。比如一个字节中存储了某一数值（1、0、1、0、1、0、1、1），把这每一位相加起来（1＋0＋1＋0＋1＋0＋1＋1=5）。对于偶校验，若其结果是奇数，校验位就定义为1，反之则为0；对于奇校验则相反。当CPU返回读取存储的数据时，它会再次相加前8位中存储的数据，计算结果是否与校验位相一致。当CPU发现二者不同时就会试图纠正这些错误，但Parity有个缺点，当内存查到某个数据位有错误时，却并不一定能确定在哪一个位，也就不一定能修正错误，所以带有奇偶校验的内存的主要功能仅仅是“发现错误”，并能纠正部分简单的错误。

　　就是说：Parity内存是通过在原来数据位的基础上增加一个数据位来检查当前8位数据的正确性，但随着数据位的增加，Parity用来检验的数据位也成倍增加，就是说当数据位为16位时它需要增加2位用于检查，当数据位为32位时则需增加4位，依此类推。特别是当数据量非常大时，数据出错的几率也就越大，对于只能纠正简单错误的奇偶检验的方法就显得力不从心了，正是基于这样一种情况，一种新的内存技术应允而生了，这就是ECC （错误检查和纠正），这种技术也是在原来的数据位上外加校验位来实现的。不同的是两者增加的方法不一样，这也就导致了两者的主要功能不太一样。它与 Parity不同的是如果数据位是8位，则需要增加5位来进行ECC错误检查和纠正，数据位每增加一倍，ECC只增加一位检验位，也就是说当数据位为16 位时ECC位为6位，32位时ECC位为7位，数据位为64位时ECC位为8位，依此类推，数据位每增加一倍，ECC位只增加一位。总之，在内存中ECC 能够容许错误，并可以将错误更正，使系统得以持续正常的操作，不致因错误而中断，且ECC具有自动更正的能力，可以将Parity无法检查出来的错误位查出并将错误修正。

ECC内存误区

目前是一谈到服务器内存，大家都一致强调要买ECC内存，认为ECC内存速度快，其实是一种错误地认识，ECC内存成功之处并不是因为它速度快(速度方面根本不关它事只与内存类型有关)，而是因为它有特殊的纠错能力，使服务器保持稳定。ECC本身并不是一种内存型号，也不是一种内存专用技术，它是一种广泛应用于各种领域的计算机指令中，是一种指令纠错技术，确保服务器的正常运行。之所以说它并不是一种内存型号，那是因为并不是一种影响内存结构和存储速度的技术，它可以应用到不同的内存类型之中，就象我们在前面讲到的“奇偶校正”内存，它也不是一种内存，最开始应用这种技术的是EDO内存，现在的SD也有应用，而ECC内存主要是从SD内存开始得到广泛应用，而新的DDR、RDRAM也有相应的应用，目前主流的ECC内存其实是一种SD内存。

Chipkill

Chipkill技术是IBM公司为了解决目前服务器内存中ECC技术的不足而开发的，是一种新的ECC内存保护标准。我们知道ECC内存只能同时检测和纠正单一比特错误，但如果同时检测出两个以上比特的数据有错误，则无能为力。目前ECC技术之所以在服务器内存中广泛采用，一则是因为在这以前其它新的内存技术还不成熟，再则在目前的服务器中系统速度还是很高，在这种频率上一般来说同时出现多比特错误的现象很少发生，因为这样才使得ECC技术得到了充分地认可和应用，使得ECC内存技术成为几乎所有服务器上的内存标准。

　　但随着基于Intel处理器架构的服务器的CPU性能在以几何级的倍数提高，而硬盘驱动器的性能只提高少数的倍数，为了获得足够的性能，服务器需要大量的内存来临时保存CPU上需要读取的数据，这样大的数据访问量就导致单一内存芯片上每次访问时通常要提供4（32位）或8（64位）比特的数据，一次读取这么多数据，出现多位数据错误的可能性会大大地提高，而ECC又不能纠正双比特以上的错误，这样很可能造成全部比特数据的丢失，系统就很快崩溃了。 IBM的 Chipkill技术是利用内存的子系统来解决这一难题。内存子系统的设计原理是这样的，单一芯片，无论数据宽度是多少，只对于一个给定的ECC识别码，它的影响最多为一比特。举例来说，如果使用4比特宽的DRAM，4比特中的每一位的奇偶性将分别组成不同的ECC识别码，这个ECC识别码是用单独一个数据位来保存的，也就是说保存在不同的内存空间地址。因此，即使整个内存芯片出了故障，每个ECC识别码也将最多出现一比特坏数据，而这种情况完全可以通过 ECC逻辑修复，从而保证内存子系统的容错性，保证服务器在出现故障时，有强大的自我恢复能力。采用这种技术的内存可以同时检查并修复4个错误数据位，服务器的可靠性和稳定得到了更充分的保障

Register

Register即寄存器或目录寄存器，在内存上的作用我们可以把它理解成书的目录，有了它，当内存接到读写指令时，会先检索此目录，然后再进行读写操作，若所须数据在目录中则直接取用不再进行读写操作，这将大大提高服务器内存工作效率。带有Register的内存一定带Buffer（缓冲），并且目前能见到的Register内存也都具有ECC功能，其主要应用在中高端服务器及图形工作站上，如IBM Netfinity 5000。

FB-DIMM

Fully Buffered DIMM（或FB-DIMM）是一种内存解决方案，用来增加内存系统的稳定性、速度、及容量密度。就传统而言，内存控制器上的资料线必须与每一个DRAM 模组相连接，如此内存无论是拓宽存取接口的带宽或加快存取接口的速度，都会使接口的信号转差，如此不仅限制了速度的提升，也会限制内存系统的记忆空间提升，而FB-DIMM则是用不同的方式手法来解决这个问题。JEDEC组织已经正式敲定发布FB-DIMM的规范标准。

技术原理

Fully Buffered DIMM架构新创立了一颗先进内存缓冲（Advanced Memory Buffer，AMB）芯片，这颗芯片被安插在内存控制器与内存模组间，且与“传统DRAM所用的并列总线架构”不同的，FB-DIMM是以串行接口来连接AMB芯片与内存控制器，如此可以在不增加内存控制器的线路数下提升内存的带宽，同时具有技术可行性。使用此架构后，内存控制器不需要再直接将资料写入内存模组，而是透过AMB芯片来完成这项工作。此外AMB也能以缓冲方式来抵补信号劣化并重新发送信号。除此之外，AMB也能提供错误更正，而不需要偏劳到内存控制器或处理器，另外也能提供“位元传巷的容错更正，Bit Lane Failover Correction”能力，能查出哪一条资料路径坏损，并在运作过程中将该坏损路径移除不用，如此能大幅减少命令资讯传输、位址资讯传输的错误。

此外，因为读取及写入都已经透过缓冲处理，所以内存控制器可同时执行读取与写入。如此不仅接线更简化、内存带宽更大，且就理论而言，内存控制器可以不用在意与理会所使用的是何种内存芯片，可以是以前的DDR2抑或是现在的DDR3，理论上可直接替换。不过，Fully Buffered DIMM的作法也有其不利处，特别是在功耗（Power Assumption）及资料存取需求的延迟（Latency，俗称：Lag）上。然而此方式应是未来最无顾虑的内存效能提升法。

内存颗粒

1 普通内存

每面有8颗内存颗粒

2 ECC 内存，“Error Checking and Correcting”的简写,中文名称是“错误检查和纠正”

每面有9颗内存颗粒

3 Reg-DIMM 带寄存器Register芯片和unbuffered ECC不带缓存，带有Register的内存一定带Buffer(缓冲)，并且目前能见到的Register内存也都具有ECC功能，其主要应用在中高端服务器及图形工作站上！　　

比ecc 多了3个芯片 1 SPD芯片 2 PLL芯片 3 Register IC芯片 4 内存颗粒

4 FB-DIMM（Fully Buffered DIMM），全缓冲内存模组内存　　FB-DIMM另一特点是增加了一块称为“Advanced Memory Buffer，简称AMB”的缓冲芯片。这款AMB芯片是集数据传输控制、并—串数据互换和芯片而FB-DIMM实行串行通讯呈多路并行主要靠AMB芯片来实现

AMB芯片

ddr-ddr3

参考

http://www.zzec.cn/help/Html/?138.html

http://baike.baidu.com/view/25762.htm

http://zh.wikipedia.org/wiki/FB-DIMM

本文转自 dongnan 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/dngood/700100