NVDIMM (Non-Volatile Dual In-line Memory Module) Là Gì ?

NVDIMM Là Gì ?

NVDIMM là gì?, NVDIMM (Non-Volatile Dual In-line Memory Module) là một loại bộ nhớ máy tính lai giữ được dữ liệu trong quá trình gián đoạn dịch vụ. NVDIMM kết hợp bộ nhớ NAND flash không bay hơi với bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) và nguồn điện dự phòng riêng trên một hệ thống nhớ duy nhất.

Thẻ DIMM (Non-Volatile)không bay hơi có thể được sử dụng để mở rộng bộ nhớ hệ thống hoặc cung cấp lưu trữ hiệu năng cao.

Hình dạng NVDIMM cắm vào một kết nối DIMM tiêu chuẩn trên bus bộ nhớ. Bộ nhớ flash trên mô-đun chỉ được sử dụng để sao lưu và khôi phục lưu trữ trong DRAM.

NVDIMM hoạt động ở tốc độ gần bằng tốc độ của bus bộ nhớ, nhưng không phải là thiết bị plug-and-play nguyên bản. Các nhà sản xuất phải sửa đổi bo mạch chủ và trình điều khiển BIOS/UEFI của máy chủ để nhận diện các loại bộ nhớ riêng biệt được trình bày bởi một NVDIMM.

Có một số tranh luận về việc từ viết tắt NVDIMM có đánh lừa, vì các thiết bị này chủ yếu sử dụng bộ nhớ bay hơi để xử lý các thủ tục bình thường và chỉ sử dụng yếu tố flash thông qua một pin dự phòng hoặc tụ điện để bảo vệ dữ liệu.

DIMM và NVDIMM là gì?

NVDIMM là một trong số nhiều loại DIMM lai có trên thị trường. Các nhà sản xuất máy chủ từ trước đến nay đã thiết kế bộ nhớ hệ thống với các DIMM đã đăng ký (RDIMMs) hoặc DIMM không đăng ký (UDIMMs).

RDIMMs sử dụng bộ điều khiển trên bo mạch để cách điện điện từ các mô-đun bộ nhớ của máy chủ với các mạch khác trên bo mạch chủ. Ngược lại, UDIMM là một RDIMM thiếu bộ đệm trên bo mạch. UDIMMs thường được sử dụng trong các máy chủ yêu cầu chỉ một lượng nhỏ bộ nhớ với độ trễ tối thiểu.

Load-reduced DIMMs (LRDIMMs) đề cập đến một hình dạng mới hơn cũng sử dụng bộ đệm để giảm tải điện, nhưng không rủi ro về hiệu năng điện và bộ nhớ.

Thêm bộ nhớ không bay hơi vào DIMM làm cho DRAM bền vững. DRAM cung cấp hiệu năng cao và độ trễ thấp; flash và nguồn dự phòng xử lý bảo vệ dữ liệu.

Lợi ích của NVDIMM trong máy chủ là gì?

Công nghệ NVDIMM đang nổi lên như một lựa chọn thay thế cho DRAM vì nó nhanh hơn một hàng ngũ ghi dữ liệu vào lưu trữ khối 4K. NVDIMM có thể hữu ích để tăng tốc công việc trên nền tảng máy chủ và lưu trữ dữ liệu thế hệ tiếp theo.

NVDIMM cung cấp hiệu năng DRAM tốc độ cao kết hợp với lưu trữ bền vững được hỗ trợ bởi flash. Ngoài việc cung cấp một tầng bộ nhớ bổ sung trong máy chủ, tính bền vững của NVDIMM cho phép ứng dụng tiếp tục xử lý lưu lượng I/O trong quá trình hỏng hoặc dự kiến ​​của hệ thống.

Bộ điều khiển DRAM trên bo mạch kích hoạt quá trình sao lưu nếu nó cảm nhận rằng việc mất điện sắp xảy ra. Dữ liệu được sao chép ngay lập tức vào flash trên bo mạch.

Khả năng phục hồi

Sau khi khôi phục nguồn điện hệ thống, bộ điều khiển NVDIMM đảo ngược quá trình, sao chép dữ liệu từ flash trở lại DRAM mà không mất dữ liệu để hỗ trợ việc tiếp tục hoạt động bình thường.

NVDIMM cung cấp một tùy chọn doanh nghiệp bổ sung cho lưu trữ flash trên máy chủ. Chúng có thể là sự bổ sung hoặc thay thế cho ổ cứng bán rời truyền thống (SSD) trong máy chủ, các ổ SSD gắn thêm vào giao diện PCI Express, ổ SSD M.2 lắp trong hoặc thiết bị lưu trữ mSATA.

NVDIMM tăng tính bền vững bằng cách giữ lại dữ liệu trong trường hợp mất điện hoặc sự cố hệ thống. Trung tâm dữ liệu doanh nghiệp phụ thuộc vào nguồn điện không bị gián đoạn để bảo vệ dữ liệu. Kết hợp NVDIMM có thể giúp giảm thiểu mất dữ liệu và thời gian ngừng hoạt động liên quan đến việc sao lưu dữ liệu.

Công việc cho DIMM (Non-Volatile) không bay hơi

Khi các tập dữ liệu doanh nghiệp trở nên phức tạp hơn, NVDIMM đã trở thành một trong những cách có thể để khắc phục khoảng cách trong kiến trúc lưu trữ mở rộng hiện có. Tốc độ và hiệu năng của NVDIMM nhắm đến dữ liệu nóng, lưu trữ ấm, tăng tốc bộ đệm và xử lý cơ sở dữ liệu trong bộ nhớ liên quan đến phân tích dữ liệu lớn thời gian thực.

NVDIMM có tiềm năng để tăng hiệu năng ứng dụng, bảo mật dữ liệu và khôi phục sau sự cố. Chúng cũng giúp tăng tuổi thọ ghi và hiệu năng của SSD.

Sự khác biệt giữa NVDIMM-N so với NVDIMM-F là gì?

Truy cập vào thiết bị NVDIMM-N xảy ra ở tốc độ tương đương hoặc gần tốc độ DRAM, với mục tiêu là truyền dữ liệu nhanh chóng. DRAM được ánh xạ vào bộ nhớ hệ thống. Các ứng dụng thường nhìn thấy NVDIMM-N như một thiết bị khối. Mỗi NVDIMM-N sử dụng khoảng 16 GB DRAM, kết hợp với một phần NAND tương đương, để tạo ra các thiết bị hiện có dung lượng tối đa là 32 gigabyte (GB).

Các loại NVDIMM DRAM xử lý các truyền dữ liệu thông thường. Đối với lưu trữ bền vững, NVDIMM-N lưu trữ dữ liệu vào thành phần flash NAND trên bo mạch trong quá trình gián đoạn và sau đó khôi phục nó vào DRAM khi nguồn điện được khôi phục. Việc giảm tải bảo vệ dữ liệu lên flash giảm độ trễ I/O xuống nanosecond, mặc dù giới hạn công suất và đóng gói hiện tại của DRAM giới hạn dung lượng NVDIMM trong khoảng gigabyte.

NVDIMM-F là một DIMM toàn flash của NAND được ánh xạ vào bộ nhớ và có thể hoạt động theo hai chế độ:

Chế độ lưu trữ

NVDIMM-F hoạt động tương tự như một ổ đĩa cứng với giao diện I/O khối. Phần flash của NVDIMM-F được truy cập dưới định dạng khối nguyên thuỷ thông qua một bộ đệm lệnh chung như một ổ đĩa gắn kết.

Chế độ bộ nhớ

NVDIMM-F hoạt động cùng với các DIMM DRAM để lưu trữ địa chỉ byte, mở rộng đến hàng terabyte bộ nhớ ứng dụng trong một hệ thống duy nhất.

Một thiết bị NVDIMM-F có hiệu năng chậm hơn so với một thiết bị NVDIMM-N.

Tiêu chuẩn phần cứng và phần mềm NVDIMM đang phát triển

Sự tiến hóa của NVDIMMs liên quan đến sự tiến bộ trong việc phát triển chip bộ nhớ đồng bộ DDR SDRAM hai lần. Như tên gọi, bộ nhớ DDR SDRAM ghi lại dữ liệu với tần số gấp đôi tốc độ đồng hồ của bộ xử lý máy tính. Dữ liệu được chuyển trong DDR SDRAM hai lần trong mỗi chu kỳ đồng hồ: một lần vào lúc cạnh xuống của đồng hồ và một lần vào lúc cạnh lên.

Các phiên bản DDR bao gồm DDR2 và DDR3. DDR4 là phiên bản mới nhất. Các thông số kỹ thuật cho các NVDIMM hybrid tuân thủ DDR4 đã được xuất bản vào năm 2015 bởi Hiệp hội Công nghệ Thể rắn JEDEC, một tổ chức tiêu chuẩn cho ngành công nghệ vi điện tử. Các tiêu chuẩn JEDEC bao gồm hỗ trợ cả NVDIMM-F và NVDIMM-N.

JEDEC và Hiệp hội Công nghiệp Mạng lưu trữ đang xem xét các đề xuất để tiêu chuẩn hóa các thiết bị NVDIMM-P sẽ ánh xạ DRAM và NAND trong cùng không gian bộ nhớ. Theo đề xuất, NVDIMM-P sẽ cung cấp cả quyền truy cập địa chỉ byte và khối.

Các nhà cung cấp hàng đầu của NVDIMM

NVDIMMs có sẵn từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, trực tiếp hoặc thông qua những người bán lại. Các nhà cung cấp DIMM flash bao gồm AgigA Tech Inc., Micron Technology Inc., NetList Inc. (qua các thỏa thuận phát triển với Samsung Electronics Co. Ltd. và Supermicro), SK hynix Inc., Smart Modular Technologies và Viking Technology.

Intel Corp., thông qua một đối tác phát triển với Micron, đã thông báo về việc tung ra các NVDIMM sắp tới dựa trên công nghệ lưu trữ 3D XPoint của mình. Kiến trúc giống bảng ô cờ vua này có hai cột đặt trên một cơ chế chuyển đổi dựa trên composite quản lý các hoạt động đọc và ghi bằng cách thay đổi điện áp trên hàng trăm tỷ ô nhớ. Được quảng cáo là một cầu nối giữa DRAM và lưu trữ NAND, các nhà cung cấp cho rằng 3D XPoint sẽ nhanh hơn nhiều, có độ bền cao hơn và cung cấp mật độ lưu trữ lớn hơn so với NAND.

Dung lượng của các thiết bị NVDIMM dự kiến sẽ tăng khi các nhà sản xuất máy chủ và lưu trữ doanh nghiệp bắt đầu cung cấp các thiết bị có thương hiệu riêng của họ. Ví dụ, Hewlett-Packard Enterprise (HPE) đã giới thiệu một NVDIMM 8 GB vào năm 2016 để sử dụng với hệ thống lưu trữ HPE Persistent Memory, dựa trên máy chủ HPE ProLiant Gen 9 của họ.