NVDIMM由BBU(BatteryBackedUp)DIMM演變而來。BBU采用后備電池以維持普通揮發(fā)性內(nèi)存中的內(nèi)容幾小時(shí)之久。但是，電池含有重金屬，廢棄處置和對(duì)環(huán)境的污染，不符合綠色能源的要求。由超級(jí)電容作為動(dòng)力源的NVDIMM應(yīng)運(yùn)而生。并且NVDIMM使用非揮發(fā)性的flash存儲(chǔ)介質(zhì)來保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)能夠保存的時(shí)間更長(zhǎng)。
由國(guó)內(nèi)創(chuàng)新性企業(yè)無錫云動(dòng)科技開發(fā)的新一代非易失性內(nèi)存：NVDIMM。可直接作為主存或者DAS,SAN的永久性緩存設(shè)備。本視頻提供的全系統(tǒng)保護(hù)演示是NVDIMM的系統(tǒng)主存的杰出范例。
應(yīng)用
1.數(shù)據(jù)保護(hù)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果和服務(wù)信息皆臨時(shí)保存在內(nèi)存中，這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電后將丟失，甚至能引起整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。NVDIMM可以解決系統(tǒng)異常掉電情況下，內(nèi)存數(shù)據(jù)的保存工作，并且能夠在系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行后，繼續(xù)之前的工作。
全系統(tǒng)保護(hù)是NVDIMM的一個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景。在系統(tǒng)異常掉電后，該系統(tǒng)能在短時(shí)間內(nèi)將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)（包括CPU,橋接芯片，網(wǎng)卡等硬件設(shè)備以及系統(tǒng)中所有的進(jìn)程）保存至NVDIMM。在系統(tǒng)重新上電運(yùn)行后，立即恢復(fù)至之前的運(yùn)行狀態(tài)，仿佛系統(tǒng)只是“打了個(gè)盹”。無錫云動(dòng)科技開發(fā)的基于NVDIMM的吳鉤平臺(tái)是世界上第一個(gè)推出全系統(tǒng)保護(hù)方案并且完成樣機(jī)演示的NVDIMM產(chǎn)品。
在云技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，虛擬化技術(shù)作為云的核心技術(shù)，得到了廣泛的關(guān)注與創(chuàng)新。與此同時(shí)，作為云服務(wù)運(yùn)行的底層載體，虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)安全與完整是目前急需解決的重要課題。虛擬機(jī)實(shí)質(zhì)為軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也就意味著虛擬機(jī)的所有運(yùn)行狀態(tài)都在內(nèi)存中。NVDIMM可以利用虛擬機(jī)本身的快照功能，在系統(tǒng)異常情況下，迅速保護(hù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中的臨時(shí)快照，達(dá)到保護(hù)整個(gè)虛擬機(jī)的目的。
2.磁盤緩存
磁盤緩存是為了減少CPU透過I/O讀寫磁盤的次數(shù)，提升磁盤I/O的效率，用一部分內(nèi)存來儲(chǔ)存訪問較頻繁的磁盤內(nèi)容。磁盤緩存的存在對(duì)于數(shù)據(jù)訪問的一致性帶來了問題，尤其是采用write-back策略的寫緩存導(dǎo)致異常掉電情況下內(nèi)存中更新的數(shù)據(jù)未能及時(shí)寫入磁盤而丟失。NVDIMM是寫緩存的最佳存儲(chǔ)介質(zhì)。它的隨機(jī)訪問性質(zhì)能讓CPU和操作系統(tǒng)直接訪問管理，并且非易失性保證數(shù)據(jù)在異常掉電情況下得以保護(hù)。
目前，針對(duì)RAID控制器的寫緩存NVDIMM已逐漸被接受。對(duì)于帶有板級(jí)RAID控制芯片或者采用軟件RAID方案的計(jì)算機(jī)，缺乏寫緩存，NVDIMM可以直接用做系統(tǒng)主存，配合操作系統(tǒng)，完成寫緩存任務(wù)。還有一類PCIE接口的RAID控制卡，它們采用普通的帶電池后備的內(nèi)存條作為緩存使用，NVDIMM可以直接替代這些內(nèi)存條。
3.存儲(chǔ)鏈
存儲(chǔ)鏈?zhǔn)菍⒄麄�(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)按照安全度，性能要求以及使用頻率分層存儲(chǔ)在不同的非易失存儲(chǔ)介質(zhì)中。
如圖所示為一典型的存儲(chǔ)鏈實(shí)例。IO性能要求較高的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在SSD上，而要求較低的數(shù)據(jù)放入各種類型的磁盤陣列以及NAS。NVDIMM可作為存儲(chǔ)鏈的最前端，它的速度比SSD更快，并且能夠提供直接隨機(jī)訪問的特性。CPU的內(nèi)存柵障與刷新cache指令能夠保證NVDIMM數(shù)據(jù)的原子寫與一致性。所以，NVDIMM非常適合用作文件系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)與日志的存儲(chǔ)介質(zhì)。
相關(guān)技術(shù)發(fā)展
IntelCPU支持
Intel即將推出的Haswell-ECPU開始支持288pin的DDR4內(nèi)存條。在JEDEC最新的DDR4規(guī)范中，有4個(gè)pin為NVDIMM的電源與控制信號(hào)。可見主流CPU與主板已經(jīng)開始將NVDIMM加入商業(yè)化的存儲(chǔ)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)的家用機(jī)主板廠商微星，技嘉都已經(jīng)開始制作Haswell-E平臺(tái)的主板，預(yù)計(jì)2014年中旬即將上市。
異步DRAM自刷新(ADR)技術(shù)是Intel在凌動(dòng)S12X9家族處理器上退出的新技術(shù)，可保證在異常掉電時(shí)，CPU沖刷cache，寫回cache的臟數(shù)據(jù)，然后將DRAM設(shè)置進(jìn)入自刷新狀態(tài)。NVDIMM就是在DRAM處于自刷新狀態(tài)時(shí)將控制權(quán)由CPU移交給NVDIMM本身，ADR技術(shù)就是為NVDIMM量身定制。另外，ADR技術(shù)能夠有選擇的在計(jì)算機(jī)熱啟動(dòng)時(shí)，不對(duì)特定通道的DRAM進(jìn)行重新初始化，從而保留DRAM中的數(shù)據(jù)。包括MacroSAN、Dahua、Accusys、Qsan和Qnap等數(shù)據(jù)中心制造商已經(jīng)宣布開始支持S12X9處理器家族。
SNIANVMExpress
SNIA在2013年底相繼發(fā)表的NVM(Non-volatilememory)的硬件接口規(guī)范和編程模型規(guī)范。定義了NVM的范圍為PCIE接口的flash存儲(chǔ)器，控制卡以及NVDIMM，PCM等可以隨機(jī)訪問的非易失性存儲(chǔ)器。SNIA提出了blockvolume和persistentmemory兩種模型，并給出了每種模型能夠處理的命令集以及能完成的功能。Blockvolume即傳統(tǒng)的塊設(shè)備模型，以塊為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采用與現(xiàn)有的ATA,SCSI,FC等協(xié)議具有相同的編程方式，比如PCIESSD,PCIERAIDcontroller就是此類模型。Persistentmemory是具有直接隨機(jī)訪問與非易失性雙重特性的編程模型，可以采用傳統(tǒng)虛擬內(nèi)存管理接口，為文件系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)庫提供新的存儲(chǔ)行為。NVDIMM即采用此類編程模型，同樣PCIE卡如果將其存儲(chǔ)空間映射至PCIE存儲(chǔ)域，并且能夠屏蔽底層的flash特性，亦能采用此類模型。
Linuxkernel
操作系統(tǒng)方面，RicWheeler在2013LinuxFoundationCollaborationSummit提出了在Linux系統(tǒng)中支持NVM的想法，并且SNIA組織也已經(jīng)給出了NVMe設(shè)備的Linux驅(qū)動(dòng)。在Ric的討論中，在兼容老式編程模型的API的基礎(chǔ)上，定義新的適合NVM設(shè)備的API，讓文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫都能更好地利用NVM的特性。
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本文標(biāo)題：國(guó)內(nèi)企業(yè)宣稱研發(fā)出“不會(huì)遺忘”的NVDIMM超級(jí)內(nèi)存
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