2005-11-14

探讨服务器内存的数据保护技术

来源: IT.com.cn(IT世界网) 作者:IT.com.cn(IT世界网) 评论 0 条
 

随着服务器内存容量需求的不断增长,对内存可靠性的要求也必须随之不断提高,道理很简单,越多的内存被使用,内存存取错误的可能性就越轻易发生。于是,关于内存可靠性的各种保障措施也日益受到重视。
下面我们一起探讨一下关于内存的数据保护技术:

奇偶校验技术

我们知道,一般的个人计算机上也有使用内存的检错技术,称为奇偶校验(Parity Checking),奇偶校验实现的方式比较简单,即在传送字符的各位之外,再传送1位奇/偶校验位,可采用奇校验或偶校验。这种技术能够检测出信息传输过程中的部分误码(1位误码能检出,2位及2位以上误码不能检出),由于其实现简单,在中低端领域到了广泛使用。同时,由于其检错方式过于简单,因此它只能发现单比特错误,而且不能纠错,在发现错误后,只能要求重发。

ECC技术

而服务器内存中,由于对可靠性的要求要高得多,所以都采用ECC技术。ECC技术除了可以检测并纠正单比特错误外,还可以检测出2~4比特的错误。当发现多比特错误时,ECC内存产生一个不可屏蔽的中断,通知系统数据出现错误。在ECC编码方案中,每个数据块有一个8比特的校验用的数据,用于纠正单比特的错误。每次把数据写入内存时,ECC采用非凡的算法生成校验码。该算法把所有的校验和累加起来,得到一个校验和(Checksum),该校验和与数据存储在一起。当从内存中读取数据的时候,需要重新计算校验和,并且与原来的校验和进行比较。假如计算出的校验和与原来的校验和相等,那么说明存储的数据是正确的,可以继续下一步工作;假如与原来的校验和不相等,那么说明存储的数据是错误的。这时,将把出现错误的数据隔离起来,并且报告给系统。假如出现的是单比特错误,那么可以对其进行纠正,输出正确的数据,系统继续正常工作。

高级ECC技术

ECC内存对于许多应用可以提供充分的保护,但是,随着内存容量的增加,ECC内存保护的效率开始降低。为了解决这一问题,HP公司开发了高级ECC内存技术,并得到广泛应用。标准的ECC内存在从DIMM内存读取数据时,只能发现单比特的错误,而高级ECC内存可以发现DRAM内存芯片中的多比特错误,从而可以纠正DRAM内存芯片的问题。在高级ECC内存技术中,有4比特的存储设备,每个芯片对应一个数据字中的4位。这4比特都和一个ECC设备相连,因此假如一个芯片的数据发生错误,则产生4个独立的单比特错误,从而可以得到纠正。

因为每个ECC设备可以纠正单比特的错误,所以高级ECC技术实际上能够纠正发生在同一个DRAM芯片中的多比特错误。因此,高级ECC技术可以提供很好的内存数据保护。

内存热备技术

这是一种基于冗余备份思想的技术,在进行内存热备时,做热备份的内存在正常情况下是不使用的,也就是说系统是看不到这部分内存容量的。每个内存通道中有一个DIMM不被使用,预留为热备内存。芯片组中设置有内存校验错误次数的阈值, 即每单位时间发生错误的次数。当工作内存的故障次数达到这个“容错阈值”,系统开始进行双重写动作,一个写入主内存,一个写入热备内存,当系统检测到两个内存数据一致后,热备内存就代替主内存工作,故障内存被禁用,这样就完成了热备内存接替故障内存工作的任务,有效避免了系统由于内存故障而导致数据丢失或系统宕机。这个做热备的内存容量应大于等于所在通道的最大内存条的容量,以满足内存数据迁移的最大容量需求。

内存镜像技术

内存镜像(Memory Mirroring)技术的工作原理与硬盘的热备份类似,为了确保当某个DIMM存储芯片失效的时候,内存保护技术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。当出现随机性的软内存错误,可以通过使用热备份的比特位来解决;假如出现永久性的硬件错误,也将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。内存镜像会将内存数据做两个拷贝,分别放在主内存和镜像内存中。系统工作时会向两个内存中同时写入数据,因此使得内存数据有两套完整的备份。由于采用通道间交叉镜像的方式,所以每个通道都有一套完整的内存数据拷贝。
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