در زمان خرید حافظه اصلی (رم) سرور به چه نکاتی باید دقت کنیم؟

راهنمای خرید رم سرور

هنگامی که قصد خرید حافظه اصلی برای سرور را دارید، مهم‌ترین اصلی که باید به آن دقت کنید الزامات کسب‌وکار است. شناسایی الزامات کمک می‌کند خرید درستی انجام دهید و گاهی اوقات صرفه‌جویی اقتصادی کنید. اولین نکته‌ای که باید در زمان خرید حافظه اصلی به آن دقت کنید این است که حافظه اصلی سرور متفاوت از کامپیوترهای شخصی است. به بیان دقیق‌تر، نباید برای کاهش هزینه‌ها یا هر دلیل دیگری به سراغ خرید حافظه کامپیوترهای شخصی برای سرور بروید، زیرا پایداری سیستم را به شدت متزلزل می‌کنید. در حالت کلی در زمان خرید حافظه اصلی برای سرور باید به شش نکته زیر دقت کنید:

• ظرفیت موردنیاز: حافظه‌های سرور در ظرفیت‌های مختلف در دسترس هستند. بنابراین بر مبنای بارکاری یا خدماتی که عرضه می‌کنید به فکر تهیه ظرفیت مناسب باشید. به‌طور مثال، در مواردی نظیر میزبانی ماشین‌های مجازی دست‌کم به 128 گیگابایت حافظه برای مدیریت ماشین‌های مجازی نیاز دارید، هرچند در دنیای حرفه‌ای به چند برابر این حافظه نیاز دارید. 
• فرکانس حافظه: این معیار نشان می‌دهد در هر ثانیه چه میزان اطلاعات انتقال پیدا می‌کنند. فرکانس حافظه بیشینه‌ دستورهایی را مشخص می‌کند که در هر ثانیه توسط حافظه اجرا می‌شوند. واحد اندازه‌گیری فرکانس حافظه مگاهرتز هست. به‌طور معمول حافظه‌های اصلی فرکانس بالایی دارند، قیمت بیشتری نیز دارند. فرکانس در حافظه‌ها به دو شکل DDR3-1600 یا
• PC3-12800 نشان داده می‌شود.
• پهنای باند حافظه (Memory Bandwidth): سرعتی که حافظه در آن بازه می‌تواند فرایند نوشتن یا خواندن اطلاعات با پردازنده را مدیریت کند. پهنای مسیر انتقال داده، سرعت فرکانس و تعداد انتقال در هر سیکل، عوامل تعیین‌کننده در پهنای باند حافظه هستند. به‌طور مثال، یک حافظه DDR4 با سرعت 3200 مگاهرتز، پهنای باندی معادل 25600 مگابایت بر ثانیه دارد، به عبارت دیگر، پهنای باند هر حافظه 8 برابر فرکانس است.
• زمان تاخیر حافظه: زمان تاخیر نقش مهمی در بهبود سرعت انتقال اطلاعات در هر دو مدل سیستم‌های خانگی و سرورها دارد. این معیار به مدت زمانی که درخواستی ارسال می‌شود و حافظه به آن پاسخ می‌دهد اشاره دارد. زمان تاخیر که در دنیای کسب‌وکار به آن تایمینگ (Timing) می‌گویند با اختصار CAS یا CL نشان داده می‌شود.
• نوع حافظه اصلی: در زمان خرید حافظه اصلی باید به مشخصات فنی سرور و مادربورد دقت کنید. اگر سرور از حافظه‌های DDR4 پشتیبانی می‌کند، باید ماژول‌های DDR4 را خریداری کنید. علاوه بر این باید به جنبه‌های فنی و معماری حافظه‌ها مثل Buffered Registered و Unbuffered Registered نیز دقت کنید. 
• پشتیبانی از ویژگی تصحیح خطا: اصلی‌ترین معیاری که حافظه‌های سرور را از کامپیوترهای شخصی متمایز می‌کند، ویژگی ECC است که پایداری سیستم را تضمین می‌کند. مکانیزم فوق با قابلیت تشخیص و تصحیح خطای توکار مانع از آن می‌شود تا داده‌ها از دست بروند یا در نمونه‌های جدی‌تر سرور هنگ کند. حافظه اصلی کامپیوترهای شخصی فاقد چنین قابلیتی است و به همین دلیل توصیه نمی‌شود از حافظه کامپیوترهای شخصی روی سرورها استفاده کنید. 

نسل‌های مختلف حافظه

• حافظه‌های ddr2: در سال 2003 میلادی تولید شدند و حداکثر سرعت انتقال 3200 مگابایت بر ثانیه را ارایه می‌کردند، با این‌حال با گذر زمان سرعت انتقال آن‌ها افزایش پیدا کرد و دسترسی به سرعت‌های 4200، 5200 و 6400 مگابایت را فراهم کردند. امروزه تنها در تعداد محدودی از سرورها از حافظه‌های مذکور استفاده می‌شود. 
• حافظه‌های ddr3: اولین بار در سال 2007 میلادی و برای غلبه بر محدودیت سرعت حافظه‌های DDR2 تولید شدند. حافظه‌های اولیه دسترسی به سرعت انتقال 6400 مگابیت بر ثانیه را ارایه می‌کردند، اما در گذر زمان دستیابی به سرعت‌های بالاتری مثل 8500، 10600 و 12800 مگابایت بر ثانیه فراهم شد. امروزه در برخی از سرورها از این حافظه استفاده می‌شود. 
• حافظه‌های ddr4: نمونه‌های اولیه دستیابی به سرعت 2667 مگابایت را ارایه می‌کردند، اما تولیدکنندگان حافظه‌ها توانستند به سرعت‌های 12800، 14900، 17000 و 19200 مگابایت برسند که چند برابر بیشتر از حافظه‌های DDR3 است.
• حافظه‌های ddr5: جدیدترین نسل حافظه‌هایی هستند که برای سرورها روانه بازار شده و دو برابر سریع‌تر از ddr4 است. حافظه‌های DDR5  قرار است اواخر سال جاری (2021) روانه بازار شوند و دستیابی به سرعت پایه ۴۸۰۰ مگاهرتز و بیشتر را ارایه می‌کنند. حافظه‌های DDR5 در حالت پایه دستیابی به سرعت 3600 تا 4000 مگابایت را ارایه می‌کنند. حافظه‌های DDR5 در نوع SDRAM از تراشه‌های نیمه هادی 64 گیگابیتی پشتیبانی می‌کنند که امکان ساخت ماژول‌هایی با ظرفیت حداکثر 128 گیگابایت را ممکن می‌کنند. این در حالی است که بیشینه ظرفیت در حافظه‌های DDR4 برابر با 32 گیگابایت است و سازندگان حافظه به تراشه‌های 16 گیگابیتی محدود بوده‌اند. در نتیجه ظرفیت حافظه‌های DDR5 تا 4 برابر نسبت به حافظه‌های DDR4 افزایش یافته است. حافظه‌های DDR5 در معماری LRDIMM می‌توانند به ظرفیت 4 ترابایت نیز برسند. حافظه‌های DDR3 دارای بیشینه سرعت 1.6 گیگابیت در ثانیه هستند و حافظه‌های DDR4 نیز در همین بازه طراحی و روانه بازار شدند، اما در مورد DDR5 این قضیه فرق می‌کند. حافظه‌های DDR5 با پهنای باند 4.8 گیگابیت در ثانیه، نزدیک به 50 درصد سریع‌تر از حافظه‌های DDR4 با سرعت 3.2 گیگابیت در ثانیه آغاز به کار خواهند کرد. این حافظه‌ها همانند DDR4 از کانکتور ۲۸۸ پین استفاده می‌کنند، اما طراحی فیزیکی متفاوتی نسبت به آن‌ها دارد.

 حافظه RDIMM چیست؟

حافظه‌های بافر شده که حافظه‌های ثبت شده (Registered Memory) نیز نام دارند از وجود ثباتی (Register) ‌بهره می‌برند که میان ماژول حافظه اصلی و کنترلر حافظه قرار دارند. ثبات فوق وظیفه کاهش بار الکتریکی کنترلر را دارد و باعث پایدارتر شدن آن می‌شود. در این حافظه‌ها اطلاعات ابتدا برای ثبات و سپس برای ماژول حافظه ارسال می‌شود. به بیان دقیق‌تر، ثبات رابطی میان پردازنده و بانک‌های حافظه اصلی است. برای آن‌که بتوانید از حافظه‌های فوق استفاده کنید باید مادربرد سازگار با حافظه‌های بافر داشته باشید. 

registered dimm یک ماژول حافظه دو خطی است که یک ثبات میان ماژول DRAM و کنترلر حافظه قرار گرفته تا قابلیت اطمینان بهتری را ارائه کند. rdimm مجهز به یک ثبات سخت‌افزاری است که سیگنال‌های کنترلی (و نه داده‌ای) را در ماژول‌ها بافر می‌کند. کاری که بافر انجام می‌دهد این است که یک سیکل کلاک اضافی به چرخه انتقال اضافه می‌کند تا بارهای الکتریکی بیشتری تولید شوند تا هنگامی که قرار است اطلاعاتی با چگالی بالا به سرعت انتقال پیدا کنند مشکل خاصی به وجود نیاید. البته این فرآیند مستلزم صرف انرژی بیشتر است، اما در مقابل تضمین می‌دهد که اطلاعات در حافظه‌ها و به ویژه حافظه‌های سرور بدون مشکل انتقال پیدا می‌کنند. به همین دلیل ماژول‌های حافظه rdimm عملکرد بهتری نسبت به ماژول‌های سنتی dimm یا unbuffered dimm دارند. rdimm قابلیت پشتیبانی از حافظه Chipkill / SDDC را دارد. هنگامی که دو یا چند dimm به ازای هر کانال حافظه استفاده می‌شوند، RDIMMها عملکرد بهتری نسبت به UDIMM ارائه می‌کنند. البته به این نکته مهم دقت کنید که ماژول‌های فوق مجهز به کنترل‌کننده‌ای هستند که وظیفه هدایت سیگنال‌های داده‌ای را برعهده دارد. وجود یک مولفه اضافی سیگنال‌دهی باعث می‌شود تا سرعت این حافظه‌ها به نسبت حافظه‌های lrdimm کمتر شود. با این حال، قبل از آن‌که به سراغ خرید این ماژول‌ها بروید ابتدا دفترچه راهنمای مادربورد را مطالعه کنید تا مطمئن شوید مادربورد از این فناوری پشتیبانی می‌کند. این مدل ماژول‌ها بیشتر برای سرورها و ایستگاه‌های کاری مناسب است. بر مبنای تعریفی که ارایه کردیم، متوجه شدیم در RDIMMها تراشه‌ای به‌نام ثبات وجود دارد که سیگنال‌های کنترلی، آدرس‌دهی و کلاک را دریافت می‌کند، بنابراین فرایند نوشتن اطلاعات روی DRAM به‌شکل مستقیم انجام می‌شود. یکی از مهم‌ترین مزایای RDIMM این است که سیستم قادر به پشتیبانی از تعداد بیشتری اسلات (DIMM) است. به‌طور معمول، در کامپیوترهای شخصی و لپ‌تاپ‌ها از دو سوکت حافظه UDIMM سرنام Unbuffered DIMM استفاده می‌شود، در حالی که سرورها از  24 یا 48 سوکت RDIMM استفاده می‌کنند. علاوه بر این، حافظه‌های دارای ثبات (Registered) قیمت بیشتری نسبت به حافظه‌های بافر نشده (Unbuffered) دارند، زیرا از مدارهای الکتریکی بیشتری در ساخت آن‌ها استفاده شده است. درست است که سرعت حافظه‌های دارای ثبات کمتر از بافر نشده است، اما حافظه‌های دارای ثبات پایداری و قابلیت اطمینان بیشتری دارند که همین موضوع آن‌ها را به گزینه مناسبی برای سرورها تبدیل کرده است. این حافظه‌ها به دلیل این‌که برای انجام فعالیت‌ها از یک سیکل اضافی در هنگام خواندن و نوشتن روی بانک حافظه استفاده می‌کنند سرعت کمتری دارند. RDIMMها ضمن آن‌که ظرفیت در یک DIMM را بیشتر می‌کند، عملکرد باس را بهتر می‌کند و فرکانس بیشتری ارایه می‌دهند. کاهش زمان بارگذاری به معنای کاهش مصرف برق است. این حافظه‌ها در ظرفیت بالایی مثل ماژول‌های 128 گیگابایتی تولید می‌شوند. توان عملیاتی این حافظه‌ها بیشتر از حافظه‌های  RDIMMاست. دقت کنید که  LRDIMMو RDIMMرا نمی‌توان روی یک سرور ترکیب کرد.

LRDIMM چیست؟

هنگامی که اینتل اولین بار پردازنده‌های E5-v2 را معرفی کرد از ساخت نوع جدیدی از ماژول حافظه خطی دوگانه مبتنی بر کاهش بار به‌نام Load-Reduced DIMM خبر داد که در منابع از واژه LRDIMM برای توصیف آن استفاده می‌شود. در آن زمان، سرورها قابلیت پشتیبانی از سه نوع مختلف از ماژول‌های حافظه LRDIMM و RDIMM و UDIMM را داشتند. با توجه به محدودیت‌های زیاد در پهنای باند و ظرفیت حافظه، فرایند ساخت حافظه‌های udimm متوقف شد. lrdimm یک حافظه خطی دوگانه مبتنی بر کاهش بار است که در سرورها استفاده می‌شود و از چگالی بالاتر نسبت به rdimmها پشتیبانی می‌کند. این ماژول بر عکس rdimm که مجهز به ثبات است از یک تراشه بافر به منظور کم کردن و به حداقل رساندن بار کاری در گذرگاه حافظه سرور استفاده می‌کند. ماژول lrdimm با کم کردن تعداد آدرس‌ها، داده‌ها و دستورات در هر بار کاری سرعت حافظه را افزایش می‌دهد. lrdimm در محیط‌های ابری و محیط‌های مبتنی بر محاسبات با کارایی بالا (HPC) و مراکز داده استفاده می‌شود. lrdimm با سوکت‌های ddr3 dimm و استاندارد jedec سازگاری کامل دارد. در حافظه‌های کاهنده‌-بار (Load-Reduced) برای رجیسترینگ، از حافظه بافر تراشه‌ها استفاده می‌شود بنابراین در LRDIMMها که حافظ‌های کاهنده بار هستند به جای ثبات، بافر وجود دارد و داده‌ها ابتدا وارد بافر می‌شوند و از بافر روی DRAM نوشته می‌شوند. در LRDIMMها علاوه بر سیگنال‌های کنترلی، آدرس‌دهی و کلاک، Data Lineها نیز ذخیره می‌شوند. LRDIMMها علاوه بر آن که ظرفیت را در یک DIMM افزایش می‌دهند، عملکرد باس را بهبود می‌بخشند و فرکانس بالاتری ارایه می‌دهند. ماژول lrdimm با کم کردن تعداد آدرس‌ها، داده‌ها و دستورات در هر بار کاری سرعت حافظه را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، lrdimm با سوکت‌های ddr3 dimm و استاندارد JEDEC سازگاری کامل دارد. 

حافظه‌های بافر نشده (Unbuffered)

حافظه بافر نشده (Unbuffered) را حافظه‌های بدون ثبات unregistered یا udimm نیز می‌نامند. در این حافظه‌ها از کنترلر حافظه ثبات استفاده نشده و همین موضوع باعث شده تا DRAM به‌شکل مستقیم با کنترلر حافظه در ارتباط باشد. لازم به توضیح است که UDIMMها در معماری سرورهایی مثل پرولیانت Gen10 دیگر پشتیبانی نمی‌شوند و تنها در ریزسرورهای نسل 10 قابل استفاده هستند. علاوه بر این در تعداد محدودی از پرولیانت سرورهای Gen9 مثل ML10 G9 و ML30 G9 و DL20 G9 از آن پشتیبانی می‌شوند. به همین دلیل حافظه‌های DDR4 در پرولیانت سرورهای نسل 9 و 10 به صورت RDIMM و LRDIMM در دسترس است.

ویژگی ECC در حافظه چیست؟

اکنون که ویژگی‌ها و مشخصات مختلف حافظه‌ها را بررسی کردیم، زمان آن رسیده تا به سراغ قابلیتی به‌نام تست و تصحیح خطا (ECC) سرنام Error Checking and Correction برویم. حافظه‌هایی که از فناوری ECC استفاده می‌کنند قادر هستند جریان داده‌های ورودی و خروجی را کنترل کنند. در چنین شرایطی پردازنده در زمان پردازش داده‌ها به حافظه ROM مراجعه نمی‌کند و تنها از حافظه RAM استفاده می‌کند. هنگامی که حافظه‌‌‌ای بدون قابلیت فوق با سرعت زیادی اطلاعات را انتقال دهد و به هر دلیل سیگنال‌ها (آدرس‌های حافظه) از دست بروند، خطایی ایجاد می‌شود که باعث می‌شود حافظه کل جریان انتقال داده‌ها را بارگذاری مجدد کند. در حالی که حافظه‌های ECC از قابلیت شناسایی خطا استفاده می‌کنند و فقط اطلاعات از دست رفته را دومرتبه ارسال می‌کنند. به همین دلیل ابتدای مقاله اشاره کردیم از حافظه‌‌های اصلی کامپیوترهای شخصی برای سرورها استفاده نکنید، زیرا فاقد قابلیت ECC هستند و بارکاری سنگینی را در زمان انتقال داده‌ها به پردازنده وارد می‌کنند و علاوه بر این پایداری کمتری نسبت به حافظه‌های سرور دارند. 

HPE DDR4 Smart Memory

یکی از کارآمدترین حافظه‌های ارایه شده برای سرورها HPE Smart Memory است که اولین مرتبه در سرورهای Gen8 پرولیانت توسط اچ‌پی معرفی شد. یک حافظه هوشمند که فناوری ساخت آن مبتنی بر معماری DDR4 است. البته برای دستیابی به حداکثر سرعت پشتیبانی شده توسط این حافظه‌ها باید از حافظه‌ها در حالت دوکاناله استفاده کرد. فناوری ‌دو کاناله راهکاری برای غلبه بر مشکل تنگنای عملکرد میان پردازنده مرکزی و کنترلر حافظه است. در مادربوردهایی که از این قابلیت پشتیبانی می‌کنند وقتی یک جفت ماژول حافظه با ظرفیت یکسان را روی اسلات‌های فرد یا زوج مادربورد قرار دهید قابلیت فوق فعال می‌شود. برای این منظور شکاف‌های حافظه مادربوردها به شکل جفت رنگی و متفاوت از یکدیگر در نظر گرفته می‌شوند تا شناسایی آ‌ن‌ها ساده‌تر شود.  از قابلیت‌های مهم این حافظه‌ها باید به بهینه شدن کیفیت و افزایش قابلیت اطمینان حافظه،  بهره‌وری انرژی و امکان پیش‌بینی خطا (هشدار Pre-Failure) اشاره کرد. در این حالت اگر مشکلی در یکی از DIMMها به وجود آید، سیستم مدیریتی در پیش‌بینی رخدادها کمک می‌کند تا قبل از بروز مشکل جدی، کارشناسان بتوانند DIMM را تعویض کنند. ویژگی‌ Authentication حافظه‌های اچ‌پی بهبود و عملکرد سرورها را تضمین می‌کند. ویژگی Authentication نه تنها بهبود عملکرد، بلکه در بحث شناسایی حافظه تقلبی از اصلی نیز کاربرد دارد. این حافظه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که اگر دمای بالا در ماژول‌ها توسط حس‌گر حافظه تشخیص داده شود، سیستم به‌شکل خودکار دسترسی به آن ماژول را کم می‌کند تا دما کم شود. این حافظه‌ها در ماژول‌های زیر در دسترس هستند:

• Registered DIMM (RDIMM) DDR4 با ظرفیت 32 گیگابایت
• Load-reduced DIMM (LRDIMM) DDR4 با ظرفیت 32 تا 128 گیگابایت
• Unbuffered with ECC DIMM (UDIMM) با ظرفیت 16 گیگابایت