Чем серверная оперативная память отличается от обычной. Что значит серверная оперативная память

Производство ОЗУ для серверов подвергается жесткому контролю на каждом этапе. Планки должны отличаться повышенной отказоустойчивостью, а также быть готовыми к бесперебойной работе в течение длительного времени под высокими нагрузками. Это и отличает их от обычной оперативной памяти.

Серверная оперативная память и её отличия от обычной

Можно ли использовать модули оперативной памяти (ОЗУ) от обычного компьютера в сервере? И наоборот? Чем серверная оперативная память отличается от обычной?

Следует сразу сказать, что не какой-то особой «серверной» памяти. Есть различные виды оперативной памяти, некоторые из которых подходят для серверов, а некоторые – только для обычных персональных компьютеров.

Основное отличия оперативной памяти для серверов в том, что последняя должна поддерживать технологию ECC (Error Correction Code), кода коррекции ошибок. Эта память способна обнаруживать и исправлять возникающие ошибки данных в битах памяти. Для обычных пользовательских компьютеров распознавание и автоматическая коррекция ошибок некритичны, поскольку нагрузка серверов и обычных компьютеров несравнимы между собой по объёму потоков данных, поэтому битовые сбои в обычных компьютерах происходят гораздо реже, чем в серверах.

Есть и другие отличия серверной памяти, например, буферизованная и не буферизованная память, но эти различия больше относятся к различным видам серверной памяти как таковой.

Поддержка ЕСС (Error Correction Code) – главная особенность серверной памяти, которая значительно удорожает на 10-30% цену памяти для серверов. Бывают системные администраторы, которые, желая сэкономить деньги компании, ставят в сервер память для обычного десктопа, и сервер при этом иногда работает. Но обычно это случается, во-первых, лишь для серверов начального класса, а во-вторых, возможность сбоев работы сервера значительно возрастает.

ECC даёт возможность исправлять ошибок одиночных битов в оперативной памяти. Если для обычных десктопов такие ошибки не очно критичны, то для серверов, с высокой интенсивностью вычислений, такие ошибки могут приводить к серьёзным сбоям бизнес-процессов и к убыткам предприятий.

ECC-память содержит специальные контрольные биты и дополнительные контроллеры памяти, которые управляют этими битами в специальной микросхеме модуля памяти. В них хранится код ЕСС, вносимый при записи данных. Во время считывания данных код ECC, созданный при записи корректных данных, сопоставляется с кодом ECC, созданным при чтении данных. Если код, созданный при чтении, не соответствует коду при записи, то при его дешифровке можно определить, какой бит подвергся искажению, после чего этот бит немедленно исправляется.

ECC, используется в компьютерах с повышенными требованиями устойчивости к повреждению битов данных, например, для научных или финансовых вычислений, а также в корпоративных серверах.

Некоторые системные платы и процессоры для менее критичных приложений могут не поддерживать использование памяти ЕСС, и их цена может быть ниже. Некоторые системы могут поддерживать не буферизованные модули памяти ECC, но при этом могут также работать и с не-ЕСС памятью. В этом случае, функционал ECC обеспечивается системным встроенным ПО (firmware) и такие системы могут стоить дороже.

Модули памяти с ЕСС предназначены для обеспечения большей стабильности, чем обычные модули памяти. Однако, у них есть и некоторые недостатки.

Во-первых, не каждый компьютер может поддерживать память ECC. Большинство серверов и рабочих станций поддерживает ЕСС, но мало какие обычные пользовательские компьютеры её поддерживают. Либо, они вообще с такой память не будут работать, либо функционал ECC не будет задействован.

Буферизованная и небуферизованная память

Есть два основных типа оперативной памяти ОЗУ – буферизованная (buffered) и небуферизованная (unbuffered). В буферизованной памяти есть т.н. уровень повышения мощности обработки (processing power), который ускоряет процессы записи и считывания. В такой памяти модули памяти – 4-битовые, в отличие от 8-16 битовых в небуферизованной памяти.

Основное отличие буферизованной памяти – наличие чипа буфера, который обрабатывает информацию, получаемую от процессора (CPU). Буферный чип затем посылает эту информацию в другие чипы модуля ОЗУ. Такая буферизация позволяет централизовать посылку информации из CPU в чипы ОЗУ. Например, популярный модуль ОЗУ PC3-10600 имеет 18 микросхем памяти, поэтому буферизация для взаимодействия с CPU значительно упрощает работу последнего.

При использовании небуферизованной памяти, CPU будет коммуницировать непосредственно с каждым банком памяти, таким образом, CPU будет посылать информацию на каждый чип на каждом модуле ОЗУ. Хотя при этом система получается немного более расширяемой и гибкой, однако, при этом значительно возрастает потребляемая процессором мощность, и это осложняет выполнение других задач.

В серверах используются, в основном, буферизованные ОЗУ.

Различные типы буферизованной памяти

Регистровая память (Registered Memory, RDIMM, DIMM – Dual In-line Memory Module) – имеет дополнительный чип, который выполняет промежуточные операции между CPU и чипами модулей ОЗУ. Он уменьшает количество сигналов, передаваемых между ОЗУ и CPU. Регистровая память RDIMM, в отличие от небуферизованной UDIMM (Inbuffered DIMM), снижает электрическую нагрузку на компоненты системы, однако, немного снижает производительность. Однако, при этом система может иметь более широкое адресное пространство, чем в небуферизованной памяти. Почти все типы регистровой памяти поддерживают код коррекцию ошибок ECC. Регистровую и небуферизованную память нельзя совмещать в одной системе, даже если она поддерживает оба типа.

Полностью буферизованная память (Fully Buffered Memory, FBDIMM) – это более старая версия регистровой памяти. В DDR3 такая память не используется. Полностью буферизованная память DDR2 и небуферизованная память DDR2 имели различные типоразмеры, чтобы не спутать их при установке.

Память со сниженной нагрузкой (Load Reduced Memory, LRDIMM) – более новая версия буферизованной памяти, где используется чип буфера, ещё более снижающий электрическую нагрузку. При этом снижаются или даже полностью устраняются проблемы с рангами памяти (о чем ниже), что позволяет использовать модули памяти высокой ёмкости без снижения производительности системы (или по крайней мере, снизить этот эффект). Кроме того, LRDIMM даёт возможность не стараться обязательно заполнить все гнёзда на системной плате модулями памяти. Однако, LRDIMM, также как UDIMM и RDIMM, не может сочетаться с другими стандартами в одной системе.

Ранги памяти

Ранг – это число 64-битных областей памяти. Модули памяти могут быть одно-, двух-, четырёх- и восьми-ранговые. Большого влияния на обычные компьютеры это разделение не имеет, однако, для регистровой памяти в серверах они приводят к некоторым ограничениям.

Рис. 3. Виды модулей памяти.

Модули с высшими рангами могут иметь ограничения на то, сколько модулей может быть установлено. Например, если в системе – шесть гнёзд для модулей DIMM, то для 4-ранговых модулей можно занимать только 4 гнезда. Можно ли занимать остальные два гнезда, например, 2- или 1-ранговыми модулями DIMM – зависит от параметров системы. Иногда так делать можно, но следует использовать только определённые гнезда для таких целей. Использование модулей высоких рангов иногда приводит к снижению производительности системы. Таким образом, использование того или иного ранга модулей – часто бывает вопросом компромисса между объёмом ОЗУ и производительностью системы. С одной стороны – чем выше ёмкость ОЗУ, тем выше производительность, с другой стороны, чем выше ранг (и, следовательно, больше объём ОЗУ) тем производительность может быть ниже.

Сервер видеонаблюдения нужно оснащать исходя из количества видеокамер: для 5-ти камер будет достаточно 16 Гб, для 15-ти — 24 Гб, для 100 камер потребуется не менее 64 Гб. В дальнейшем масштабирование требует детального описания задач наблюдения.

Обычная оперативная память

Для работы ПО на персональных компьютерах нужна область, где будут временно храниться данные. Это и есть обычная память. Физически она содержится в микросхемах, подключенных к системной плате. Оперативка выступает буфером, где временно хранятся программы, открытые на компьютере, скопированные данные из разных документов и т.д. Если внезапно будет прекращена подача электроэнергии и компьютер принудительно выключится, все данные, которые хранились в буфере – исчезнут. Это не постоянное хранилище информации, как, например, жесткий диск. В последнем случае подключение компьютера к сети нужно, чтобы извлечь из жесткого диска информацию или добавить туда на постоянное хранение. Без оперативной памяти невозможно работать на компьютере, так как не удастся запускать программы и приложения, переносить данные из одного документа в другой.

Процессор и внешние устройства компьютера передают информацию благодаря оперативной памяти, соответственно, работа всех этих устройств и оперативки взаимосвязана между собой. Между обычной памятью и процессором происходит основной информационный обмен. Вполне справедливо считают, что оперативка – это самое быстродействующее устройство, после процессора конечно. Чтобы компьютер работал «шустрей» и пользователям было комфортно, стоит подбирать обычную память, ориентируясь не только на объем, но и на рабочие характеристики, особенно на тип памяти и частоту работы. Данные параметры обязательно должны быть совместимы с материнкой и процессором. Удачный выбор – обзавестись обычной памятью с низким энергопотреблением.

Серверная оперативная память

Производство планок оперативки жестко контролируется на каждом этапе – высокое качество превыше всего. Ведь они должны выдерживать высокие нагрузки, поскольку стоят в серверах, работающих в дата-центрах. Поэтому серверная оперативка производительней и надежней – этим и отличается от обычной оперативной памяти. Но из-за узкоспециализированности ограничен диапазон, в котором она производительно и стабильно работает, поэтому серверная оперативная память подойдет далеко не каждому ПК.

Высокая надежность серверной оперативной памяти обусловлена специфическими особенностями работы серверных машин:

постоянная работа под максимальными нагрузками;

беспрерывная и длительная работа в течение продолжительного временного отрезка;

максимально возможная защита от непредвиденных сбоев, потерь данных, искажений информации.

Качество буферизации данных контролируется компактной регистровой памятью. Чипы памяти расположены на планке. Это сделано с той целью, что на самых современных материнках установлены контроллеры оперативных запоминающих устройств конкретного размера. Самую большую токовую нагрузку на себя берет чип контроллера, когда в один момент приходится справляться с многочисленными поставленными задачами: запись информации, чтение данных и т.д. Буферный чип регистрового модуля серверной оперативки как раз и регулирует, контролирует изменение емкости. Из-за этого: оборудование надежно защищено от сбоев и способно работать длительный период времени без ремонтов и других проблем.

Серверная оперативная память просто незаменима для нормальной и стабильной работы бизнес-критических приложений на сервере. Если во время обработки конфиденциальных данных, финансовых операций произойдет ошибка – это реально будет катастрофа.

Есть и другие отличия серверной памяти, например, буферизованная и не буферизованная память, но эти различия больше относятся к различным видам серверной памяти как таковой.

В каких случаях стоит покупать серверную оперативную память?

Стоит рассматривать серверную оперативную память в обычный компьютер если Вы хотите сэкономить (при сборке ПК с Китая, там очень много такой памяти в продаже) на ней и Вас не волнует чуть более низкая пропускная способность, но Вы хотите стабильности системы.

Перед покупкой Вам обязательно стоит проверить совместимость её с Вашим процессором и материнской платой!

Серверная оперативная память просто незаменима для нормальной и стабильной работы бизнес-критических приложений на сервере. Если во время обработки конфиденциальных данных, финансовых операций произойдет ошибка – это реально будет катастрофа.

Что происходит на рынке серверной оперативки

Оперативная память первого поколения (DDR1 или SDRAM), выпущенная в 2000 году, уже фактически исчезла с рынка. DDR2 и DDR3 в настоящее время сняты с производства, хотя DDR3 (и ее разновидность DDR3L) пока еще используется.

По итогам 2020 года более 80% рынка серверной оперативной памяти занимает DDR4. Она обеспечивает отличную пропускную способность, демонстрирует высокую энергоэффективность и отличается вполне доступной стоимостью (а бывшую в употреблении планку можно купить еще дешевле). При этом аналитики уже объявили 2021 год официальным началом эры DDR5: пройдет всего несколько месяцев, и она начнет активно прокладывать себе дорогу на рынок.

Компания Hynix, которая анонсировала выпуск оперативной памяти пятого поколения, заявляет, что DDR5 сможет поддерживать частоты от 4800 до 5600 МГц. То есть будет примерно в 1,8 раз быстрее, чем большинство стандартных DDR4.

Бонус: Сколько оперативной памяти нужно серверу

Если сервер непрерывно занят, взаимодействуя с сотнями или тысячами ПК, оперативной памяти для работы ему понадобится много. И напротив: когда вы обращаетесь к нему редко и мгновенной реакции не ждете, то и большие объемы ОЗУ не нужны.

Например, файловый сервер на 30 пользователей сможет нормально функционировать всего на 4-х Гб. Для 60 человек будет нужно уже 8 Гб и так далее: за каждые дополнительные 30 сотрудников можно добавлять по 4 Гб.

Сервер видеонаблюдения нужно оснащать исходя из количества видеокамер: для 5-ти камер будет достаточно 16 Гб, для 15-ти — 24 Гб, для 100 камер потребуется не менее 64 Гб. В дальнейшем масштабирование требует детального описания задач наблюдения.

Для сервера баз данных оперативки нужно столько же, сколько займет сама база плюс место для работы операционной системы и других потребностей.

Конфигурации 1С-сервера на 3-5 пользователей будет достаточно 8 Гб. Для 10 человек понадобится 16 Гб. Для 20 сотрудников и больше обычно используют связку из 2-х серверов не менее, чем на 48 Гб оперативной памяти.

В серверах под виртуализацию необходимый объем оперативной памяти вычисляют, суммируя нужды всех виртуальных серверов.

Компания Hynix, которая анонсировала выпуск оперативной памяти пятого поколения, заявляет, что DDR5 сможет поддерживать частоты от 4800 до 5600 МГц. То есть будет примерно в 1,8 раз быстрее, чем большинство стандартных DDR4.

Игорь Пржегарлинский

коммерческий директор компании «Оникс»

Если раньше на большинство серверов инсталлировалась 32-битовая операционная система, что накладывало ограничения на объем памяти до 4 GB, то с переходом на 64-битовые ОС лимит возрастет до 32 GB (для 1–4-процессорных серверов на базе Windows Server 2003 Standard Edition).

С выпуском новых процессоров Intel (Dempsey и Woodcrest) и AMD (Socket F) на рынок выходят типы памяти FB-DIMM и DDR2-667 ECC Reg. Оба чипмейкера уже давно отказались от поддержки единого стандарта, и конкуренция между типами памяти в результате сведется к конкуренции между производителями микросхем.

Основной объем серверной памяти сегодня используется в новых системах – доля модулей, продающихся для модернизации, не превышает 5%.

Производительность

Очень долгое время СП существенно отставала по своим скоростным характеристикам от настольной. Достаточно вспомнить, что стандарт DDR400, успевший стать массовым для десктопных систем и ноутбуков, в серверные системы пришел только с появлением Opteron. Даже в современных чипсетах для мощных рабочих станций долгое время продолжали использовать регистровую буферизированную DDR266.

Следующим скачком в профессиональных системах на базе Intel стало применение DDR2-400 – это при том, что в десктопах старт DDR2 начинался с отметки 533 MHz. Для справки отметим: для серверов на базе Itanium 2 вообще использовалась только DDR200 со 128-битовым доступом для обеспечения необходимой полосы пропускания. Причины, по которым создатели платформ выбирали более низкие частоты, понятны: повышение надежности и снижение нагрузки контроллера памяти, интегрированного с основным набором логики.

Сегодня же и от серверной техники требуют максимального быстродействия, что вынуждает применять самые современные стандарты, не уступающие, а иногда и превосходящие существующие для настольных систем. Обратите внимание на спецификации последних серверных платформ – суммарная производительность шин северного моста у чипсетов Intel и интегрированных контроллеров у Opteron может переваливать за фантастическую отметку в 30 GBps. И что самое главное, при таких скоростях нужно обеспечить режим работы 24/7 при исполнении очень ресурсоемких приложений.

Пожалуй, еще сложнее ситуация обстоит с подсистемой памяти. Сегодняшние стандарты – это FB-DIMM 667 MHz для Intel и регистровая буферизированная DDR2-667 с двойной проверкой четности для Opteron. Объем памяти для обеспечения комфортной работы постоянно увеличивается, а, как известно, вероятность возникновения ошибки в ОЗУ растет экспоненциально с увеличением объема. В результате производителям модулей и, в первую очередь, микросхем СП приходится искать пути для обеспечения надежности не меньшей, чем при ранее используемых стандартах DDR200/266, а так же при возросших объемах, доходящих ныне до 32 GB, огромных частотах в 667 MHz и сохранении разницы в стоимости не более 40% по сравнению с настольными модулями.

Хотя рынок СП и не подвержен сильным колебаниям, которые часто наблюдаются в десктопном сегменте, но в то же время он достаточно динамичен, и здесь также не исключаются такие методы ведения конкурентной борьбы, как демпинг, маркетинговые акции, OEM-поставки по сниженным ценам и т. д. Сегодня стоимость модулей СП отличается в среднем на 20–50% от аналогичных по объему настольных. С одной стороны, это не мало, с другой – можно вспомнить более сложную техническую реализацию (дополнительные микросхемы для контроля четности и буферизации), необходимость проведения комплекса тестов после выхода продукта с конвейера, сертификацию у производителя серверов и, разумеется, пожизненную гарантию. В результате получается, что заработок вендора на модулях СП едва ли на много больше, чем на десктопных «планках». А современный рынок требует постоянного снижения цен: достаточно вспомнить, что FB-DIMM начали дешеветь буквально со дня своего появления в свободной продаже. Так, если поначалу стоимость FB-DIMM примерно вдвое превышала СП стандартов DDR2 и DDR, то теперь эта разница гораздо скромнее и составляет порядка 30–40%.

Елена Кривошиенко

руководитель отдела продаж модулей памяти и флэш-продукции компании «Киев-ТЕК»

По нашим данным, объем украинского сегмента серверной памяти составляет 10–13% рынка памяти в целом, что в финансовом выражении равняется примерно 5–7 млн долл. в год.

За прошедшие месяцы 2006 г. структура продаж серверных модулей несколько изменилась. DDR и DDR2 продаются приблизительно в одинаковых объемах, причем в последнее время достаточно много модулей DDR заказывается для модернизации серверов. Что касается FB-DIMM, то сегодня их доля в общей структуре продаж – не более 2%.

В количественном выражении рынок серверной памяти, по нашим прогнозам, будет увеличиваться. Можно предположить, что в ближайшие полгода структура сбыта сместится в сторону DDR2. Относительно модулей FB-DIMM, полагаю, что их доля станет понемногу возрастать, хотя в ближайшие шесть месяцев вряд ли существенно. Решения с использованием данного типа памяти пока все еще очень дорогие – прежде всего из-за стоимости процессоров.

Ранг – это число 64-битных областей памяти. Модули памяти могут быть одно-, двух-, четырёх- и восьми-ранговые. Большого влияния на обычные компьютеры это разделение не имеет, однако, для регистровой памяти в серверах они приводят к некоторым ограничениям.

Что между ними общего?

ОЗУ сервера и домашнего компьютера выполняют одинаковые задачи. Обеспечивают высокую скорость выполнения различных операций и качественный обмен информацией, а также хранит данные, необходимые для выполнения текущих процессов в конкретный момент времени. Несмотря на одинаковый функционал, его обеспечение различно, поэтому не стоит устанавливать обычные модули в аппаратно-программные комплексы, а серверные – в домашний ПК.

Разные условия использования и разные рабочие станции – лишь самое очевидное различие. К неочевидным относятся характеристики технической составляющей и различные способы достижения оптимальных для каждого конкретного случая результатов. Например, серверные модули заточены под безотказную и стабильную работу, при этом высокая скорость не столь принципиальна. Для этого на серверных платформах и рабочих станциях используются определенные технологии – контроль честности и ЕСС.

ЕСС – корректировка ошибок

Технологии Error-Correcting Code (ЕСС) помогают выявить и устранить различные ошибки, произошедшие из-за влияния внешних факторов в то время, когда с микросхем памяти происходило считывание информации. Алгоритм без сторонней помощи находит и устраняет ошибки кода. В случае с серверами это очень важная функция, так как погрешность всего в 1 бит при больших нагрузках может привести к полному выходу из строя всей системы или внесению изменений в уже сохраненные файлы. Таким образом, функция ЕСС со своей стороны обеспечивает стабильную работу.

Модули с ЕСС обладают соответствующей маркировкой – литерой «Е», однако стоит учитывать, что данная маркировка может присутствовать и у рядовых плашек памяти, и у серверных. Чтобы суметь отличить их, необходимо запомнить: серверные модули – регистровые, то есть они должны быть отмечены буквами «R» или «REG». Это сокращения от «Registered». Сам ЕСС является лишь компонентом, поэтому не является определяющим фактором. Тип такой модулей имеет название Full Buffered или FB-DIMM.

В теории, такие планки DDIM может быть установлена и на ПК: многие устройства из дорогого сегмента обладают соответствующими по требуемым характеристикам процессорами и системными платами. То есть поддержка со стороны CPU с контроллером и материнской платы будет, и всё заработает. Но обратная сторона этого – замедление ПК, так как Error-Correcting Code нуждается в определенной вычислительной мощности, а значит, быстродействие системы гарантированно снизится. За счет того, что процессор обычного компьютера значительно уступает в мощности серверному, повышенная нагрузка на ПК станет платой за отсутствие ошибок.

Независимость от питания

Обычный домашний компьютер при внезапных отключениях света или технических неполадках, приводящих к выключению оборудования, не сохраняет содержимое буфера, поэтому все несохраненные на жестком диске данные теряются. Хорошее решение данной проблемы – установка материнской платы с буферизацией, что позволяет использовать энергонезависимую серверную память. Существенный недостаток такого решения – стоимость этого вида «железа». В массовой сборке его попросту не найти, а покупать самостоятельно – накладно. Если этот минус незначителен, тогда стоит знать, как выбрать энергонезависимые модули.

В современных серверных конфигурациях часто используется NVDIMM, способная сохранять все свое содержимое в момент потери снабжения электричеством, и позволяющая продолжить работу ровно с того момента, на котором произошло вынужденное прерывание. В этой аббревиатуре первые буквы расшифровываются как «Non-Volatile» – сообщает об энергонезависимости, а DIMM – Dual In-line Memory Module – сообщает о двойном модуле встроенной памяти. За счет NVDIMM достигается значительная устойчивость при отказах любой техники, на которой она установлена.

Заключение

Если рассматривать кастомные сборки, то установка более «продвинутых» планок ОЗУ на обычный ПК вполне возможна, однако требует тщательного анализа имеющихся возможностей устройства. Как уже было упомянуто выше, многие администраторы не разделяют планки ОЗУ на «серверные» и «обычные», объясняя это тем, что любой компонент подбирается исходя из потребностей и необходимых функций. Однако факт остается фактом: любое «железо» для серверов обладает особенностями, наиболее актуальными для конкретных задач, нужд и решений. То же касается и комплектующих для персональных компьютеров. Поэтому необдуманно ставить серверные модули в обычный компьютер и наоборот лучше не стоит, каким бы замечательным ни казалось такое решение.

Если у вас еще остались вопросы по особенностям и характеристикам памяти для серверов, вы всегда можете задать их нашим специалистам. Закажите консультацию, и мы предоставим вам всю требуемую информацию.