Seite 4: Wissen für die professionelle Nutzung (Server)

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Was ist ein Registered-DIMM?

Während für die Desktop-Plattformen die UDIMMs (Unbuffered) verwendet werden, kommen im professionellen Umfeld bei Servern und Workstations eher die RDIMMs (Registered) zum Einsatz. Bei den UDIMMs wird der 64-Bit-Speicherblock zwecks der Speicheradressierung direkt durch die Northbridge beziehungsweise durch den Memory-Controller im Prozessor parallel angesprochen. Bei den RDIMMs hingegen kümmert sich ein Register um die Speicheradressierung, währenddessen die zumeist 72-Bit-Speicherblöcke (64 Bit + 8 Bit ECC) weiterhin vom Memory-Controller gesteuert werden.

Der Sinn und Zweck der RDIMMs ist es, mit den Registern den Memory-Controller zu entlasten, wodurch sich weit mehr DIMMs auf einem Server-Mainboard unterbringen lassen und somit die Gesamt-Speicherkapazität eines Server-Systems im Vergleich zu Desktop-Systemen immens gesteigert werden kann. Eine Weiterentwicklung stellt der LRDIMM-Standard (Load Reduced) dar, der im Vergleich zu den klassischen RDIMMs einen IMB (Isolation Memory Buffer) zur Verfügung stellt und sich verglichen damit von Intels FB-DIMMs (Fully Buffered) mit dem AMB (Advanced Memory Buffer) unterscheidet und sich wie RDIMMs im erweiterten Sinne verhält. Durch diese Weiterentwicklung konnte die Gesamt-Speicherkapazität weiter erhöht werden.

Um das Ganze noch mehr zu erweitern, wurde der 3DS-(L)RDIMM-Standard ins Leben gerufen. 3DS ist die Abkürzung für "Three Dimensional Stacking" und bedeutet schlicht das Stapeln von DRAM-Speicherchips. Ferner gibt es dann schließlich auch noch die NVDIMMs (Non-volatile), dessen gespeicherte Daten nicht flüchtig sind und auch nach dem Neustarten oder Herunterfahren des Computersystems im Speicher erhalten bleiben. Ein sinnvoller Einsatz wäre in diesem Fall beispielsweise die Verwendung von RAM-Disks, sprich "Festplatten"-Laufwerke im RAM.

Doch die NVDIMMs werden noch einmal unterteilt in NVDIMM-F (Flash Storage), NVDIMM-N (DRAM), NVDIMM-P (Persistant Memory) und NVDIMM-X (NAND Flash Storage).

Was bedeutet ECC im Detail?

ECC steht für "Error Correction Code" und ist für die wichtige Fehlerkorrektur beim Speichern und Übertragen von Daten in und aus dem RAM im Server- und Workstation-Segment verantwortlich und soll die Zuverlässigkeit gerade bei höherer DIMM-Bestückung verbessern. Für die Fehlererkennung werden für die Redundanz acht zusätzliche Bits (64 Bit (Grunddaten) + 8 Bit (Redundanzdaten) = 72 Bit) hinzugefügt, welche beim Empfänger für die Erkennung und Bestimmung von eventuellen Fehlern genutzt werden.

Generell können durch die Fehlerkorrektur 1 Bit große Fehler instant korrigiert werden. 2-Bit-Fehler hingegen werden lediglich erkannt, jedoch nicht behoben. Bei 3-Bit-Fehlern stößt die Fehlerkorrektur dann an ihre Grenzen, da diese meist unerkannt bleiben. Mit der Chipkill-Technologie wird die ECC-Funktion erweitert und auch als "Advanced ECC" bezeichnet. Diese ist in der Lage, bis zu 4-Bit-Fehler zu korrigieren und bis zu 8-Bit-Fehler zu erkennen. Bei zu vielen Fehlern kann durch diese Funktion ein defekter Speicherchip für das System ohne Neustart ausgeblendet (deswegen die Bezeichnung "Chipkill") werden, damit das System stabil weiterlaufen kann.

Im Detail arbeiten Chipkill oder auch Advanced ECC wie ein Festplatten-RAID-Verbund mit Paritätsdaten. Wenn beispielsweise sechs RAM-Module mit jeweils 4-Bit verwaltet werden müssen, werden die Daten im Speicher aus sechs 64-Bit-Blöcken für die Grunddaten und sechs 8-Bit-Blöcken für die Redundanz und für die ECC-Funktion zusammengesetzt. Daraus resultieren 432 Bit an Daten mit sechs 72-Bit-ECC-Datenblöcken, die durch den Chipkill-Algorithmus zu je 12 Bit auf die sechs RAM-Module und zusätzlich auf die Speicherchips selbst verteilt werden.

Mittels Memory Scrubbing wird der gesamte RAM periodisch auf Fehler hin überprüft, dessen Ergebnisse an die Server-Management-Software, wie beispielsweise dem IPMI (Intelligent Platform Management Interface) im BMC (Baseboard Management Controller) weitergeleitet werden. Bei sehr vielen unkorrigierbaren Fehlern erscheint dann im Log eine entsprechende Meldung.

Doch damit ECC inklusive ChipKill/Advanced ECC auch wirklich funktioniert, müssen sowohl der eingesetzte Prozessor, das Mainboard inklusive BIOS und natürlich auch der Arbeitsspeicher selbst mit ECC kompatibel sein. Dies trifft jedoch auf nahezu alle RDIMMs zu, aber ferner gibt es auch UDIMMs mit ECC.

Beispiel für Server-RAM

Anbei folgen nun zwei Beispielbilder für ein Registered-DIMM inklusive ECC:

Auf den beiden Bildern ist ein RDIMM aus Kingstons Server-Premier-Serie zu sehen, das zumindest auf der einen Seite über 18 Speicherchips und mittig den ECC- und Register-Chip verfügt. Generell bietet Kingston unter der Server-Premier-Reihe Einzel-Kapazitäten mit 8 GB, 16 GB und 32 GB pro RDIMM mit einer effektiven Takfrequenz mit 2.400 MHz, 2.666 MHz, 2.933 MHz und auch 3.200 MHz an.

Preise und Verfügbarkeit
Kingston Server Premier RDIMM 16 GB DDR4-2666
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