内存容错技术ECCChipkill保护镜像

内存

服务器内存与PC内存的区别：

性能更高

兼容性更好

可靠性更高

什么是Register？

拥有Registers功能的内存模组，可以通过重新驱动控制信号来改善内存的运作，提高电平信号的准确性，从而有助于保持系统长时间稳定运作。不过，由于Registers的信号重驱动需花费一个时钟周期，延迟时间有所增加，但是传输的速率相对可以提高，对走线的要求也降低了。

与逻辑设计中的流水线是一个原理。

这样控制信号的信号质量更好。

服务器内存上面要比普通内存多几颗芯片：主要是PLL (Phase Locked Loop)和Register IC，它们的具体用处如下　PLL(Phase Locked Loop) 琐相环集成电路芯片，内存条底部较小IC，比Register IC小，一般只有一个，起到调整时钟信号，保证内存条之间的信号同步的作用。Register IC内存条底部较小的集成电路芯片(2-3片),起提高驱动能力的作用。服务器产品需要支持大容量的内存，单靠主板无法驱动如此大容量的内存，而使用带Register的内存条，通过Register IC提高驱动能力，使服务器可支持高达32GB的内存。

图为DDR2 400 ECC REG

1 SPD芯片

2 PLL芯片

3 Register IC芯片

4 内存颗粒

什么是ECC内存？

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。它的英文全称是“Error Checking and Correcting”，对应的中文名称就叫做“错误检查和纠正”，从这个名称我们就可以看出它的主要功能就是“发现并纠正错误”，它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误，而且能纠正这些错误，这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务，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。

ECC通过数据位多一些位数，对数据进行校验，所以内存颗粒一般会多一颗。

ECC可发现2bit错误，并纠正1bit错误，可靠性更高。

一般情况下服务器内存都具有ECC功能，只有较低端的服务器采用普通台内存时不具有此功能；

服务器内存的其他典型技术：

Chipkill技术

Chipkill技术是IBM公司为了解决服务器内存中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。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。

Memory ProteXion（内存保护）

　　Memory ProteXion技术最初应用在IBM公司的z系列和i系列大型主机服务器中，相对Chipkill内存技术在保护能力上更加强。

　类似硬盘的热备份功能，能够自动利用备用的比特位自动找回数据，从而保证服务器的平稳运行。该技术可以纠正发生在每对DIMM内存中多达4个连续比特位的错误。即便永久性的硬件错误，也可利用热备份的比特位使得DIMM内存芯片继续工作，直到被替换为止。

　　同时，Memory ProteXion技术比ECC技术纠错更加有效，标准的ECC内存虽然可以检测出2位的数据错误，但它只能纠正一位错误。采用内存保护技术，就可以立即隔离这个失效的内存，重写数据在空余的数据位。而且无需添加另外的硬件、无需增加额外的费用，独立操作系统工作，也不会给系统增加任何额外负担。这种技术可以使减少停机时间，使服务器持续保持高效的计算平台。

Memory Mirroring（内存镜像）

　　IBM的另一种更高级内存技术就是内存镜像技术，在内存保护能力上更强，弥补了Chipkill修复技术和内存保护技校术都不能完全修复时，可以在系统中运行直到有故障内存被更换。

　　一般说，内存镜像技术和磁盘镜像技术相仿，都是将数据同时写入到两个独立的内存卡中，内存只从活动内存卡中进行数据读取，当一个内存中有足以引起系统报警的软故障，系统会自动提醒管理员这个内存条将要出故障；同时服务器就会自动地切换到使用镜像内存卡，直到这个有故障的内存被更换。

另外，镜像内存允许进行热交换（Hot swap）和在线添加（Hot-add）内存。因为镜像内存采用的的两套内存中实际只有一套在使用，另一套用于备份，所以对于软件系统来说也就只有整个内存的一半容量是可用的。

转自https://mp.weixin.qq.com/s/3be5auy9tWCPZRS3EBuyyA

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