Czym jest pamięć serwerowa?

Pamięć serwerowa, a dokładniej moduł pamięci serwerowej to produkt zbudowany z wielu elementów. Tak jak w przypadku każdej pamięci DRAM, jej podstawowym elementem jest płytka PCB, na którą podczas produkcji lutowane są układy scalone oraz elementy pasywne, takie jak rezystory i kondensatory. Podstawową różnicą między pamięcią serwerową a konsumencką jest jakość oraz ilość układów scalonych. Pamięć serwerowa musi pracować 24 godziny na dobę, zastosowane zatem kości muszą być najwyższej jakości i już na etapie przedprodukcyjnym podlegają selekcji.

I teraz tak: pamięci serwerowe możemy podzielić na pamięci typu UDIMM ECC (niebuforowane ECC), RDIMM – rejestrowane, LRDIMM – Load Reduced DIMM.

Pamięci UDIMM ECC charakteryzują się dodatkowym ośmiobitowym układem scalonym na każde 64 bity. W praktyce oznacza to, że każdy moduł zamiast ośmiu “kości pamięci” ma ich dziewięć. W przypadku modułu dual rankowego jest to osiemnaście kości zamiast szesnastu. Te dodatkowe układy scalone nie służą do zapisu danych. Ich jedyną funkcją jest obsługa algorytmu ECC (Error Correction Code), wykrywającego i korygującego błędy w module pamięci.

Pamięci RDIMM, poza wyżej wspomnianą funkcją ECC, posiadają również tzw. Rejestr, który zapewnia komunikację między modułem a kontrolerem pamięci. Kontroler znajdujący się w CPU komunikuje się z rejestrem na module pamięci, następnie rejestr steruje układami pamięci. Dzięki temu pamięci RDIMM cechują się wysoką stabilnością w systemach wielomodułowych, co pozwala na pracę przy użyciu większej ilości modułów w jednej płycie głównej, ponieważ rejestr odciąża kontroler pamięci.

Ostatnie z wymienionych, pamięci LRDIMM, oprócz rejestru posiadają także bufory danych. Kontroler pamięci z CPU komunikuje się z rejestrem oraz z oddzielnymi buforami dedykowanymi do poszczególnych kości. Sterowanie odbywa się za pośrednictwem rejestru, transfer danych za pośrednictwem buforów. 

Czy w budowie zewnętrznej pamięci serwerowej możemy wskazać elementy odróżniające ją od pamięci konsumenckiej?

Oczywiście. Podczas gdy pamięci konsumenckie posiadają 8 lub 16 kości na płytce PCB, to pamięć serwerowa w zależności od typu posiada ich 9 albo 18( ECC); RDIMM i LRDIMM posiadają 9, 18 lub 36 kości. Ponadto pamięci RDIMM posiadają rejestr, a LRDIMM wyposażone są w bufory danych co dodatkowo wyróżnia je na tle rozwiązań konsumenckich.

Czym charakteryzują się wybrane pamięci serwerowe?

Z definicji każda pamięć RAM jest ulotna i uzależniona od energii elektrycznej, co czyni ją nieodporną na utratę danych. Pamięci RAM odpowiadają za proces przechowywania tymczasowych danych niezbędnych do działania aplikacji. Podczas procesu wymiany informacji pamięć RAM jest narażona na błędy spowodowane zakłóceniami w działaniu urządzenia, które mogą prowadzić do utraty danych lub niestabilności systemu. Jedną z przewag modułów serwerowych nad modułami komercyjnymi jest zatem obsługa kodowania korekcyjnego, funkcja znana pod skrótem ECC.

Czym zatem jest wspomniana funkcja ECC?

ECC, czyli Error Correction Code, to specjalny algorytm wykrywający i korygujący błędy, które w trakcie pracy mogą się pojawić w module pamięci. Błędy danych, które koryguje algorytm są najczęściej powodowane nieprawidłowymi parametrami elektrycznymi i dynamicznymi interfejsu pamięci lub uszkodzenia komórek pamięci. ECC wykorzystuje dodatkowe 8 bitów na każdy bank pamięci do przechowywania sumy kontrolnej. Suma kontrolna generowana jest każdorazowo w momencie zapisu danych do układów pamięci. W momencie odczytu, dane weryfikowane są z przechowywaną dla nich sumą kontrolną.  Jeżeli dane są zgodne z sumą kontrolną zostają przesłane z powrotem do procesora. Jeżeli nie są zgodne, zostają skorygowane na podstawie sumy kontrolnej i przesłane do procesora.

W uproszczeniu proces przebiega jak na poniższej grafice.

ECC zatem, dzięki temu że wykrywa i eliminuje błędy, zwiększa stabilność działania całego systemu.

Czy ECC znajduje zastosowanie również w konsumenckich modułach pamięci DRAM?

Konsumenckie moduły niebuforowane nie posiadają wbudowanego algorytmu, przez co ich stabilność i poprawność transmisji jest słabsza w porównaniu z modułami wyposażonymi w korekcję błędów. Z drugiej strony jednak, w przypadku komputerów konsumenckich funkcja ECC nie znajduje zastosowania. Pamięci wyposażone w algorytm ECC ze względu na specyfikę działania stosujemy głównie w serwerach, zaawansowanych stacjach roboczych, komputerach przemysłowych, czyli wszędzie tam, gdzie choćby chwilowa niestabilność systemu jest niedopuszczalna.

Jakie wymagania musi spełniać komputer by obsłużyć moduły pamięci ECC?

Trzeba podkreślić, że nie każdy komputer będzie mógł wykorzystać potencjał modułów pamięci z funkcją ECC.  Do ich prawidłowej obsługi niezbędny jest zarówno odpowiedni procesor jak i płyta główna. Przed zakupem modułów ECC należy się zatem upewnić czy procesor, płyta główna i pamięci DRAM będą ze sobą współpracowały. Obecnie najpopularniejszym standardem wśród modułów ECC są moduły generacji czwartej – DDR4, charakteryzujące się mniejszym zużyciem energii elektrycznej w stosunku do pamięci DDR3 aż o 20 procent! Należy również zwrócić uwagę, że moduły generacji 4-tej nie są kompatybilne wstecz i nie są obsługiwane przez płyty główne przystosowane do współpracy z modułami pamięci DDR3. Trzeba zatem o tym pamiętać wybierając odpowiednie moduły do konkretnej konfiguracji urządzenia. 

O czym jeszcze należy pamiętać rozbudowując serwer bądź komputer o dodatkową pamięć?

Doposażenie serwera i rozbudowa pamięci nie jest niczym skomplikowanym. Warto jednak pamiętać o kilku podstawowych zasadach. Rozbudowując serwer lub stację roboczą należy unikać łączenia ze sobą różnych typów modułów pamięci. Nie ma możliwości obsługi jednocześnie modułów niebuforowanych z modułami rejestrowanymi. Taka konfiguracja w jednej płycie nie zadziała. Z myślą o zapewnieniu stabilności systemu najbezpieczniej będzie używać pamięci takiego samego rodzaju, czyli pamięci o takiej samej organizacji kości, takiej samej liczbie banków oraz pojemności i częstotliwości. Dla przykładu moduły pamięci DDR4 16GB ECC obecnie są dostępne w konfiguracji dual rank na osiemnastu kościach o organizacji 1024Mx8 oraz single rank na dziewięciu kościach o organizacji 2048Mx8. Rozbudowując zatem serwer, w którym zastosowano pamięci 16GB ECC dual rank z kośćmi o organizacji 1024Mx8, najbezpieczniejszym rozwiązaniem będzie zastosowanie modułów pamięci w konfiguracji dual rank. Takie podejście zapewni stabilność i niezawodność całego systemu.

Czy obok wyboru właściwej organizacji pamięci, jest coś na co należy zwrócić uwagę przy zakupie rozwiązania do serwera?

Wybierając moduł pamięci do urządzeń służących do profesjonalnej pracy takich jak serwer, stacja robocza czy komputer przemysłowy, warto również zwrócić uwagę na komponenty wykorzystane do produkcji modułu oraz sam proces produkcyjny, o ile możliwe jest szersze z nim zapoznanie. Mówiąc o komponentach, mam na myśli układy scalone, popularnie nazywane „kośćmi”. Do zastosowań profesjonalnych sugeruję montaż modułów bazujących na komponentach jednego z trzech największych na świecie producentów czyli Samsung, Hynix oraz Micron. Właśnie te marki chipów są stosowane w produkcji pamięci serwerowych marki Goodram. Układ scalony jest najważniejszym elementem każdego modułu i to właśnie od niego będzie zależało czy moduł pamięci w pracy ciągłej (24h/7) posłuży nam przez rok czy przez wiele lat. Wyżej wymienieni producenci nie dopuszczają do sprzedaży swoich układów scalonych bez wcześniejszego procesu testowania i walidacji. Jeżeli układ scalony produkcji Samsunga, Hynixa czy Microna przejdzie proces testowania i walidacji to zawsze zostaje oznaczony part numberem producenta.   

Jak nabywca bądź właściciel serwera może zweryfikować jakość wybranej do zakupu pamięci?

Weryfikacji tego, czy układ scalony jest wysokiej jakości, może dokonać użytkownik końcowy i wbrew pozorom nie wymaga to urządzeń diagnostycznych. Oryginalny układ scalony zawsze oznaczony jest numerem seryjnym producentów. Ci nie dopuszczają do sprzedaży tzw. czarnych kości, czyli kości bez nadruku wyraźnie wskazującego na ich pochodzenie i producenta. Wielu producentów modułów pamięci, chcąc zaoferować produkt w niższej cenie, stosuje kości niewiadomego pochodzenia (całkiem czarne, ewentualnie z nadrukowaną nazwą czy logotypem marki modułów). Do zastosowań profesjonalnych bezpieczniej wystrzegać się takich pamięci ze względu na dużo wyższą awaryjność i krótszy cykl życia modułów. Warto zatem na etapie zakupu modułów pamięci zapytać producenta o pochodzenie kości i ich producenta.

O pamięci jakiego typu najczęściej pytają klienci?

Biorąc pod uwagę aktualne trendy rynkowe, najczęściej poszukiwanym typem modułów pamięci są te produkowane w technologii DDR3 i DDR4. Wciąż jednak realizujemy zapytania na pamięci starszych typów DDR2 oraz DDR1, a możliwość produkcji tych typów pamięci można uznać niejako za wyróżnik naszej firmy. Nasza linia produkcyjna potrafi wyprodukować ponad milion produktów w ciągu jednego miesiąca. W stałej produkcji posiadamy moduły ECC generacji DDR3 o prędkościach 1600MHz i 1866MHz oraz DDR4 o prędkościach 3200MHz, 2933MHz, 2666MHz i 2400MHz. Pojemność modułów ECC produkowanych przez Goodram to 4GB oraz 8GB w DDR3 i nawet do 32GB w DDR4, które idealnie współpracują z serwerowymi procesorami Intel lub AMD.

Czy zatem możliwe jest jeszcze wyprodukowanie pamięci starszych generacji?

Oczywiście. Będziemy produkować pamięci generacji 1 i 2 tak długo, jak będą tego potrzebować nasi klienci. Takie podejście jednak nie jest standardem na rynku i wielu producentów pamięci komputerowych DRAM już dawno wycofało się z produkcji starszych rozwiązań, co nie zmienia faktu, że wciąż występuje zapotrzebowanie na nie. Dzięki temu, że dysponujemy własną linią produkcyjną oraz długoletnimi kontraktami ze światowymi producentami chipów, jesteśmy w stanie wyprodukować każdą pamięć nawet w niewielkiej ilości. To odróżnia nas również od światowych producentów, którzy realizują jedynie duże zamówienia. W Goodram stawiamy na indywidualne podejście do klientów. Jeśli pamięci mają działać w podwyższonej temperaturze lub arktycznych mrozach będziemy w stanie wyprodukować takie moduły – właśnie do tych celów wyposażyliśmy nasze zaplecze produkcyjne w komorę klimatyczną oraz zaplecze diagnostyki testów modułów pamięci. Dzięki komorze klimatycznej inżynierowie z laboratorium są w stanie przetestować każdy moduł w temperaturze od -40 st. C do 85 st. C.

O jakości i niezawodności modułów pamięci serwerowej decyduje wiele elementów. W mojej opinii najważniejszymi są: jakość i pochodzenie układów scalonych, jakość elementów pasywnych, technologia produkcji oraz restrykcyjność procesów weryfikacji. Za wymienione przeze mnie czynniki odpowiedzialny jest producent modułów. Kolejnym czynnikiem jest prawidłowy proces walidacji modułów, czyli dopuszczenie ich do pracy z docelowym systemem. Chciałbym zaznaczyć, że jeżeli na jakimkolwiek etapie doboru bądź walidacji modułu pamięci użytkownik nie będzie pewny jaką decyzję podjąć, nasi eksperci na pewno dołożą wszelkich starań, aby w tym pomóc.

Więcej informacji o pamięciach serwerowych polskiej marki pamięci Goodram znajduje się na stronie www.goodram.com.