HP服務(wù)器技術(shù)白皮書1

1、HP服務(wù)器技術(shù)白皮書1隨著關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)資源提出了越來越高的要求，提升系統(tǒng)帶寬差不多成為一個(gè)至關(guān)重要的咨詢題。在分析和評(píng)估了現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之后，惠普公司確定了一種新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它具有更好的性能、較高的處理器、高效的內(nèi)存技術(shù)和I/O擴(kuò)展性及更高的帶寬，能夠滿足日益復(fù)雜的事務(wù)處理、數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)/企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)和文件/打印應(yīng)用的要求。HP最新的內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)由于互聯(lián)網(wǎng)在諸如電信、金融等對(duì)儲(chǔ)備要求專門高的行業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，增大服務(wù)器容量差不多成為必需滿足的要求。以后，互聯(lián)網(wǎng)的使用將滲透到各個(gè)行業(yè)，因此提升數(shù)據(jù)中心(datacenter)的運(yùn)算能力成了生產(chǎn)商和服務(wù)商都關(guān)懷的咨詢題。目前，服務(wù)器

2、廠商在他們生產(chǎn)的服務(wù)器上采納了更快的處理器和更大的內(nèi)存，這帶動(dòng)了有關(guān)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)展變化。當(dāng)前有專門多企業(yè)都通過裁減IT部門職員的方法來縮減開支。在此情形下，服務(wù)器必須具備更高的容錯(cuò)能力，以減少設(shè)備檢修所需的時(shí)刻和花費(fèi)。要滿足大規(guī)模應(yīng)用的要求，服務(wù)器的制造商面臨的咨詢題確實(shí)是在擴(kuò)展內(nèi)存的密度、增大內(nèi)存的容量的同時(shí)，保證系統(tǒng)內(nèi)存的可靠性?；萜找裁媾R同樣的咨詢題，解決的方法是利用3種容錯(cuò)內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)(fault-tolerantmemoryprotectiontechnologies):在線備份內(nèi)存、熱插拔鏡像內(nèi)存和熱插拔RAID內(nèi)存。以上提到的惠普AMP技術(shù)是系統(tǒng)可靠性的保證，用戶能夠按照白己對(duì)內(nèi)

3、存可靠性的要求白由選擇系統(tǒng)配置，這將為其工作取得成功提供必要的基礎(chǔ)。介紹目前運(yùn)行在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器上的重要的商用軟件所需的內(nèi)存空間越來越大。從趨勢(shì)上看，新的操作系統(tǒng)能夠支持更大的內(nèi)存，同時(shí)服務(wù)器內(nèi)存的容量也在持續(xù)擴(kuò)大。這些年來系統(tǒng)內(nèi)存的可靠性越來越高，要緊緣故是有了更好的制作工藝和更新的內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)例如ECC它是由惠普第一在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器上采納的一項(xiàng)技術(shù)。然而，隨著儲(chǔ)備元件密度的增加、服務(wù)器容量的加大，內(nèi)存發(fā)生錯(cuò)誤的幾率也跟著增大了。而內(nèi)存一旦顯現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法使用，甚至系統(tǒng)死機(jī)，這會(huì)給商業(yè)活動(dòng)帶來專門大缺失。為了確保內(nèi)存的可靠性，惠普開發(fā)了3級(jí)AMP技術(shù)，它能夠增加內(nèi)存的容錯(cuò)能力，能夠滿

4、足那些對(duì)實(shí)效性要求專門高的應(yīng)用軟件的要求：用戶能夠按照白己對(duì)內(nèi)存可靠性的要求白由選擇系統(tǒng)配置-在線備份內(nèi)存、熱插拔鏡像內(nèi)存和惠普熱插拔RAID內(nèi)存（工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIMM的冗余陣列）。在這篇文章中，第一講明服務(wù)器發(fā)生內(nèi)存錯(cuò)誤的緣故并講明什么緣故顯現(xiàn)內(nèi)存錯(cuò)誤的可能性會(huì)增加。接著詳細(xì)介紹惠普采納的檢查內(nèi)存錯(cuò)誤的方法的原理和局限性。最后，介紹惠普ProLiant300,500和700系列服務(wù)器采納的容錯(cuò)AMP技術(shù)。內(nèi)存錯(cuò)誤服務(wù)器中使用的內(nèi)存模塊是電子儲(chǔ)備設(shè)備；因此專門容易顯現(xiàn)儲(chǔ)備錯(cuò)誤。運(yùn)算機(jī)中使用的儲(chǔ)備設(shè)備有兩種類型-靜態(tài)隨機(jī)儲(chǔ)備器（SRAM）和動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）。其中SRAM做為緩存使用，這是因?yàn)樗?/p>

5、的速度快同時(shí)能夠在關(guān)閉電源前一直儲(chǔ)存其中的數(shù)據(jù)。DRAM芯片裝在168腳的DIMM（dualinlinememorymodules）上。每一個(gè)DRAM芯片以電容行或電容列儲(chǔ)備數(shù)據(jù)（即儲(chǔ)備單元），這些儲(chǔ)備單元必須不停地進(jìn)行充電或者更新，否則其中的數(shù)據(jù)會(huì)丟失。一個(gè)充電的電容器表示數(shù)據(jù)"1",一個(gè)放電的電容器表示數(shù)據(jù)"0"。充電和放電是由儲(chǔ)備設(shè)備的電壓決定的。在進(jìn)行讀操作的時(shí)候，電容器的電荷水平?jīng)Q定數(shù)據(jù)是被讀出為“T依舊讀出為“0”。例如，在電壓為5伏的系統(tǒng)中，傳感器將電壓為+5伏特的電容器讀出為“T,將電壓為0伏特的電容器讀出為“0”。只要電壓更接近+5V而

6、不是0V,傳感器就能夠正確讀數(shù)。然而，如果電容器中的電荷受到外界的阻礙發(fā)生變化的話，讀數(shù)就會(huì)不準(zhǔn)確。當(dāng)服務(wù)器上運(yùn)行的是重要的商用程序時(shí)，此類內(nèi)存錯(cuò)誤將導(dǎo)致運(yùn)行中斷，商業(yè)數(shù)據(jù)的丟失。內(nèi)存錯(cuò)誤按照被阻礙的比特位數(shù)不同分成單比特錯(cuò)誤和多比特錯(cuò)誤。HP防止顯現(xiàn)內(nèi)存錯(cuò)誤的方法有兩條途徑能夠防止顯現(xiàn)內(nèi)存錯(cuò)誤：測(cè)試（testing）和使用錯(cuò)誤檢查/糾正技術(shù)。一直以來，惠普是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器內(nèi)存品質(zhì)測(cè)試方面的專家（惠普為其產(chǎn)品提供質(zhì)量保證就能夠證明這一點(diǎn)），同時(shí)它還在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器內(nèi)存的錯(cuò)誤檢查/糾正技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，并在AMP技術(shù)領(lǐng)域連續(xù)保持了這種地位。先進(jìn)的測(cè)試方法能夠提升內(nèi)存的可靠性內(nèi)存芯片速度更快、

7、設(shè)計(jì)更復(fù)雜，這使得對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試變得越來越困難，花費(fèi)也跟著變大了。內(nèi)存設(shè)備的生產(chǎn)商在測(cè)試系統(tǒng)上投入了專門多的資金，并持續(xù)地改進(jìn)其測(cè)試的方法、步驟從而確保設(shè)備的質(zhì)量。惠一般過持續(xù)改進(jìn)內(nèi)存的設(shè)計(jì)和制作工藝，將發(fā)生硬錯(cuò)誤的可能性降到最低。除了在制作上嚴(yán)格把關(guān)外，惠普更是對(duì)服務(wù)器上使用的每一個(gè)內(nèi)存都做了完全的測(cè)試。而且測(cè)試范疇不僅包括目前正在惠普服務(wù)器上使用的各個(gè)生產(chǎn)商生產(chǎn)的各種型號(hào)的內(nèi)存，還包括每一款惠普新研制出的服務(wù)器內(nèi)存，在惠普服務(wù)器采納新的處理器時(shí)，惠普也會(huì)對(duì)原有的內(nèi)存進(jìn)行重新評(píng)估。只有通過嚴(yán)格的測(cè)試才能保證內(nèi)存可靠性的持續(xù)提升。有了對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量的信心，惠普為它生產(chǎn)的內(nèi)存提供3年的質(zhì)量保證。有

8、了那個(gè)保證，只要是顯現(xiàn)咨詢題的惠普DIMM（其錯(cuò)誤值超過了預(yù)先設(shè)定的錯(cuò)誤極限），用戶都能夠向惠普要求更換。服務(wù)器會(huì)記錄DIMM顯現(xiàn)的錯(cuò)誤，而且惠普的治理軟件（HpInsightManager）和診斷程序都能夠?qū)Πl(fā)生的錯(cuò)誤進(jìn)行確認(rèn)。錯(cuò)誤檢查/糾正技術(shù)惠一般過嚴(yán)格治理內(nèi)存的加工制作過程和持續(xù)地對(duì)其內(nèi)存產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，最大程度地降低了由于產(chǎn)品質(zhì)量而導(dǎo)致內(nèi)存發(fā)生錯(cuò)誤的可能性。但由于內(nèi)存容量的擴(kuò)大，發(fā)生內(nèi)存錯(cuò)誤的幾率也在增加。錯(cuò)誤檢查/糾正技術(shù)專門重要，沒有它，正在運(yùn)行的重要商業(yè)程序會(huì)在沒有任何告警的情形下顯現(xiàn)中斷。這盡管是偶然現(xiàn)象但后果卻專門嚴(yán)峻。盡管采取各種方法幸免硬件顯現(xiàn)咨詢題，但由于一些和內(nèi)存不直

9、截了當(dāng)有關(guān)的錯(cuò)誤的存在，內(nèi)存錯(cuò)誤仍舊不可幸免。唯獨(dú)能夠真正改變這一狀況的方法是：使用內(nèi)存檢查/糾正協(xié)議。有一些協(xié)議只能夠檢查到錯(cuò)誤，另一些卻能夠在檢查到錯(cuò)誤的同時(shí)把錯(cuò)誤改正過來。ECC內(nèi)存惠普1993把帶糾錯(cuò)編碼技術(shù)（ECC）的內(nèi)存首次應(yīng)用到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器中，大大降低了內(nèi)存發(fā)生“致命”錯(cuò)誤的幾率，惠普是第一個(gè)如此做的公司。ECC內(nèi)存差不多成為所有惠普ProLiant系列服務(wù)器的標(biāo)配。ECC技術(shù)優(yōu)于奇偶校驗(yàn)（paritychecking）。奇偶校驗(yàn)只能做到單比特錯(cuò)誤的檢查，不能對(duì)檢查到的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，且無法處理多比特錯(cuò)誤。但ECC技術(shù)不僅能夠檢查到單比特錯(cuò)誤，也能夠檢查到發(fā)生的多比特錯(cuò)誤并能對(duì)

10、單比特錯(cuò)誤進(jìn)行糾正。它的原理如下：ECC將信息進(jìn)行8比特位的編碼，采納這種方式能夠復(fù)原1比特的錯(cuò)誤。每一次數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存的時(shí)候，ECC使用一種專門的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果稱為校驗(yàn)位（checkbits）。將所有校驗(yàn)位加在一起的和是校驗(yàn)和（checksum）,校驗(yàn)和與數(shù)據(jù)一起存放。當(dāng)這些數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀出時(shí)，采I-I"411*1Bo納同一算法再次運(yùn)算校驗(yàn)和并和前面的運(yùn)算結(jié)果相比較，如果結(jié)果相同，講顧據(jù)是芷確的?0群痢H棉誤f1ECC南嬲婭-箱上分離錯(cuò)誤并通知系統(tǒng)。當(dāng)只顯現(xiàn)£、_z/（I«"«E仃-（'圖T）r"我£CC

11、dataECC能夠把錯(cuò)誤改正過來不阻礙系統(tǒng)圖1:ECC檢查并改正單比特錯(cuò)誤的原理示意圖除了能夠檢查到并改正單比特錯(cuò)誤之外，ECC能檢查到（但不改正）單DRAM芯片上發(fā)生的任意2個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤，并最多能夠檢查到4比特的錯(cuò)誤。當(dāng)有多比特錯(cuò)誤發(fā)生的時(shí)候,skable"intgrrupt）的中斷（NMI）ECC1,洶ECC內(nèi)存會(huì)生成一個(gè)不可隱藏（non-ma,系統(tǒng)會(huì)中止運(yùn)行以幸免顯現(xiàn)數(shù)據(jù)惡化。技術(shù)為專門多應(yīng)用修都提供了有效的愛護(hù)。但如圖2所示，隨著內(nèi)存容小的增加，&C的有效性在降低。（服務(wù)器的損耗從3%上升到48%）有兩個(gè)肉豪促使工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器持續(xù)提升其內(nèi)存的容量：操作系統(tǒng)能夠支持更土的

12、內(nèi)存5價(jià)F容雖的內(nèi)存越來越普遍圖2:一年內(nèi)因?yàn)閮?nèi)存故障造成的服務(wù)器宕機(jī)故障新的ECC內(nèi)存為了加大對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)的愛護(hù)，惠普于1996年引入了新的ECC技術(shù)（AdvancedECCtechnology）。目前惠普和其它的服務(wù)器制造商的生成線上生產(chǎn)的仍舊是帶有此類技術(shù)的產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)的帶有ECC技術(shù)的設(shè)備在從DIMM中讀數(shù)據(jù)的時(shí)候能夠同時(shí)糾正數(shù)據(jù)中顯現(xiàn)的單比特錯(cuò)誤，新的ECC技術(shù)能夠幺怔RDRAM發(fā)比犢尊誤，呆證DRAM芯片上的數(shù)據(jù)全部有效。ECC技術(shù)的同存中5鬻一個(gè)芯片“奉獻(xiàn)”卜芯劇4-bit在項(xiàng)陰白特面帶有W41卜r.的*日敬據(jù)籍?dāng)?shù)據(jù)字。ECC4個(gè)比J這4比特?cái)?shù)據(jù)被平均分配給4個(gè)每個(gè)密_個(gè)比特,如此一

13、來，每個(gè)芯片上發(fā)生的。圖3是這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的示意圖。£CC圖3:在新的ECC技術(shù)中每個(gè)DRAM芯片輸出4比特?cái)?shù)據(jù)分配給4個(gè)ECC驅(qū)薊器。f億ggGmd市的Ov知5如m.3神gltibitCofT*dCorrad每二JJECC設(shè)備能傍正單比特俗溫川改進(jìn)后的ECC設(shè)備能夠糾正一Dtttci個(gè)DRAM浦療中發(fā)生的瓷棋特錯(cuò)誤，因屯氮的ECC技術(shù)為整個(gè)設(shè)備提供故障愛摭pg（表1）.表1盡管改進(jìn)后的ECC能夠愛護(hù)數(shù)據(jù)幸免顯現(xiàn)錯(cuò)誤，然而它只能糾正發(fā)生在單個(gè)DRAM芯片中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，而不支持故障復(fù)原和熱插拔能力，關(guān)于長(zhǎng)時(shí)刻不間斷運(yùn)行的商用軟件而言，要實(shí)現(xiàn)其軟件功能，就要求系統(tǒng)具備這兩種能力。否則，當(dāng)內(nèi)

14、存顯現(xiàn)了咨詢題的時(shí)候，系統(tǒng)只能關(guān)機(jī)，等待更換新的內(nèi)存。最新一代的惠普ProLiant服務(wù)器提供3級(jí)AMP技術(shù)，擁有更強(qiáng)的容錯(cuò)能力，能夠滿足應(yīng)用軟件對(duì)高可靠性的要求。惠普新的內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)惠普致力于開發(fā)內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)，并將這些技術(shù)應(yīng)用到ProLiant系列服務(wù)器中，以提升系統(tǒng)的容錯(cuò)性，增加系統(tǒng)的可信度。（參看圖4）?；萜誔roLiant300,500,和700系列服務(wù)器都具備一項(xiàng)或多項(xiàng)AMP技術(shù)：在線備too5«rmHCfFRAIDSOOMwwyUqE-ItolMd略egging藤I*份Online-SpareMemory),熱插拔鏡像內(nèi)存(HotPlugMirroredMemory)，和

15、熱插拔RAID內(nèi)存(HotPlugRAIDMemory)。PerferHi«nce圖4惠普最新一代ProLiant服務(wù)器中的高級(jí)內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)惠普AMP技術(shù)支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的256-MB,512-MB,1-GBDIMM和2-GBDDRDIMM。惠普ProLiant300系列服務(wù)器采納的內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)在線備份內(nèi)存模式相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存模式而言，在線備份內(nèi)存模式能夠提供更高級(jí)不的內(nèi)存愛護(hù)。它專門適用于沒有足夠運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)愛護(hù)人員或者手頭沒有余外的內(nèi)存能夠方便的替換的場(chǎng)所。惠普ProLiantML370G2和DL380G2服務(wù)器的主板上有6個(gè)DIMM插槽。這些插槽分成3個(gè)儲(chǔ)備區(qū)(memorybanks)A

16、、B和C。啟用在線備份內(nèi)存模式的方法是使用安裝工具將儲(chǔ)備區(qū)C設(shè)置成在線備份內(nèi)存。儲(chǔ)備區(qū)C必須在系統(tǒng)設(shè)置成在線備份模式之前安裝好。儲(chǔ)備區(qū)A和B作為系統(tǒng)內(nèi)存，它們的總?cè)萘渴?GB(如果每個(gè)DIMMS是1GB),儲(chǔ)備區(qū)B也能夠不必安裝。儲(chǔ)備區(qū)C所使用的DIMM容量必須大于或者等于其它儲(chǔ)備區(qū)的容量。例如，如果儲(chǔ)備區(qū)A使用的是512-MBDIMM,儲(chǔ)備區(qū)B使用的是1-GBDIMM，那么儲(chǔ)備區(qū)C至少要采納1-GBDIMM。惠普ProLiant500系列服務(wù)器采納的內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)在線備份內(nèi)存模式相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存模式而言，在線備份內(nèi)存模式能夠提供更高級(jí)不的內(nèi)存愛護(hù)。它專門適用于沒有足夠運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)愛護(hù)人員或者手頭沒有

17、余外的內(nèi)存能夠方便的替換的場(chǎng)所。鏡像內(nèi)存方式鏡像內(nèi)存方式是容錯(cuò)內(nèi)存(fault-tolerantmemory)的一個(gè)選項(xiàng)，它能夠提供比在線備份內(nèi)存更高的可信度。在線備份內(nèi)存模式只能對(duì)發(fā)生單比特錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)提供愛護(hù)，但鏡像內(nèi)存方式還能夠用來愛護(hù)發(fā)生多比特錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。正因?yàn)槿绱?，鏡像內(nèi)存方式專門適合于商用，因?yàn)樗苏圩o(hù)之外，不需要花額外的時(shí)刻在內(nèi)存的檢修咨詢題上?；萜誔roLiant700系列服務(wù)器采納的內(nèi)存愛護(hù)技術(shù)惠普熱插拔RAID內(nèi)存的有用性、靈活性和容錯(cuò)能力正常工作產(chǎn)衲盡指義是割等蝴惠普熱插拔RAID內(nèi)存能夠?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)刻不間斷運(yùn)行的應(yīng)用程序提供極高即使碰年存設(shè)備完全故障，內(nèi)存仍舊能夠|01一

18、一3JIC1算(參看圖5JDIMM谷錯(cuò)陣列(RedundantArray)圖5:惠普熱插拔RAID內(nèi)存通過數(shù)據(jù)緩存線將數(shù)據(jù)存放在4個(gè)內(nèi)存盒中，RAID引擎運(yùn)算奇偶信息，并將其存放在第5個(gè)內(nèi)存盒中。惠普熱插拔RAID內(nèi)存(HpHotPlugRAIDmemory)在概念上和RAID4磁盤儲(chǔ)備技術(shù)是相似的，但在一些關(guān)鍵的性能上會(huì)有所不同，實(shí)現(xiàn)方式上也不一樣。和磁盤陣列不同，惠普熱插拔RAID內(nèi)存(HpHotPlugRAIDMemory)不存在延時(shí)(mechanicaldelay)?；萜諢岵灏蜶AID內(nèi)存使用的是并行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式寫數(shù)據(jù)，而不是通過連接多塊磁盤的串行總線，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)能夠同

19、時(shí)被寫入多個(gè)儲(chǔ)備區(qū)(內(nèi)存盒)，惠普熱插拔RAID內(nèi)存排除了因?yàn)閮?chǔ)備系統(tǒng)使用RAID技術(shù)處理而帶來的寫數(shù)據(jù)的瓶頸咨詢題。在一個(gè)儲(chǔ)備陣列中，通常情形下RAID操縱器在寫數(shù)據(jù)之前會(huì)先讀現(xiàn)有的奇偶信息，如果有專門奇偶校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器做這項(xiàng)工作，那么就會(huì)帶來瓶頸。但惠普不是如此做的，惠普熱插拔RAID內(nèi)存將運(yùn)行在整個(gè)的數(shù)據(jù)緩存線上，因此在寫數(shù)據(jù)前沒有必要讀現(xiàn)有的奇偶信息。采納惠普熱插拔RAID內(nèi)存方式的服務(wù)器使用5個(gè)內(nèi)存操縱器來操縱5個(gè)內(nèi)存盒(memorycartridges)。每個(gè)盒能夠安裝最多8個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIMM(參看圖6)。當(dāng)內(nèi)存操縱器要向內(nèi)存中寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，它們會(huì)把數(shù)據(jù)分成4塊寫入4個(gè)內(nèi)存盒，并運(yùn)算奇偶信息存放在第5個(gè)內(nèi)存盒。利用4個(gè)內(nèi)存MC3RAIDEngineZEa盒中的數(shù)據(jù)和第5IMM工作故障，映爨*Grulwl膳能夠完全復(fù)原，即使是任何色能夠做到不丟失數(shù)據(jù)。cjrTTid-MCA個(gè)內(nèi)存盒中奇偶信怒戶在讀操作中，每個(gè)從內(nèi)存盒中讀出的數(shù)據(jù)都會(huì)通過內(nèi)存操縱器和一個(gè)E