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UEFI und Linux als Softwareunterbau

Wird ein Rechner mit einem Backup im Flash-Teil eines NVDIMMs wieder eingeschaltet, so kann er nicht den üblichen Bootprozess samt Laden eines Betriebssystems durchlaufen, sonst wäre der Vorteil der Sicherung dahin. Vielmehr muss das UEFI - in den Abbildungen noch Bios genannt - das Vorhandensein des Backups erkennen und entsprechend handeln. Die Speichermodule selbst spielen die Sicherung vom Flash- in den DRAM-Speicher zurück und melden sich dann am System wieder an.

  • Viele Server-Anwendungen können von NVDIMM profitieren.  (Bild: Nico Ernst)
  • Rückseite eines NVDIMMs von HPE, in der Mitte der Controller, links der Stromanschluss. (Bild: Nico Ernst)
  •  (Bild: Nico Ernst)
  • Die nächsten Skylake-Xeons unterstützen NVDIMM.  (Bild: Nico Ernst)
  • In Kernel- und User-Space muss Linux an NVDIMMs angepasst werden.  (Bild: Nico Ernst)
  • Ablauf der AM-Wiederherstellung mit NVDIMMs  (Bild: Nico Ernst)
  • Ein UEFI, hier noch BIOS genannt, muss NVDIMMs erkennen und prüfen.  (Bild: Nico Ernst)
Ein UEFI, hier noch BIOS genannt, muss NVDIMMs erkennen und prüfen. (Bild: Nico Ernst)
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Die Firmware des Rechners dagegen erkennt dabei zunächst die NVDIMMs als solche und prüft dann, ob sie ein gültiges Backup enthalten. Falls ja, wird dieses wiederhergestellt und der Betrieb wiederaufgenommen. Das ähnelt dem Aufwachen aus dem ACPI-Standby S3, unter Windows "Energie sparen" genannt, bei dem schon seit rund zehn Jahren PCs den kompletten Systemzustand im RAM sichern und in Sekundenschnelle wieder aufwachen.

  • Viele Server-Anwendungen können von NVDIMM profitieren.  (Bild: Nico Ernst)
  • Rückseite eines NVDIMMs von HPE, in der Mitte der Controller, links der Stromanschluss. (Bild: Nico Ernst)
  •  (Bild: Nico Ernst)
  • Die nächsten Skylake-Xeons unterstützen NVDIMM.  (Bild: Nico Ernst)
  • In Kernel- und User-Space muss Linux an NVDIMMs angepasst werden.  (Bild: Nico Ernst)
  • Ablauf der AM-Wiederherstellung mit NVDIMMs  (Bild: Nico Ernst)
  • Ein UEFI, hier noch BIOS genannt, muss NVDIMMs erkennen und prüfen.  (Bild: Nico Ernst)
In Kernel- und User-Space muss Linux an NVDIMMs angepasst werden. (Bild: Nico Ernst)


Für die Kommunikation des UEFIs mit den NVDIMMs ist ein I2C-Bus vorgesehen, über den unter anderem der Ladezustand der Supercaps übermittelt wird. Das UEFI kann den Systemstart so lange verzögern, bis die Superkondensatoren wieder geladen sind, damit der PC sofort wieder geschützt ist. Der Mainboard-Firmware kommt also entscheidende Bedeutung zu, unter anderem Intel arbeitet hier an der Entwicklung entscheidend mit. Bei den hauseigenen Prozessoren ist die Situation unklar, unter anderem durch veränderte Cache-Strategien könnten sie die nichtflüchtigen Speicher besser nutzen.

Auf den bisher von Intel veröffentlichen spärlichen Architekturfolien zu der Plattform für die Skylake-Xeons, Codename Purley, hat der Chiphersteller NVDIMM nicht namentlich genannt. Die Rede ist aber von "persistent memory", was dieselbe Funktion beschreibt. Auf Intels Entwicklerkonferenz IDF, die Mitte August 2016 stattfand, gab es aber keine neuen Informationen. Bisher werden die Serien Skylake-EP und -EX mit der Purley-Plattform für Anfang 2017 erwartet.

  • Viele Server-Anwendungen können von NVDIMM profitieren.  (Bild: Nico Ernst)
  • Rückseite eines NVDIMMs von HPE, in der Mitte der Controller, links der Stromanschluss. (Bild: Nico Ernst)
  •  (Bild: Nico Ernst)
  • Die nächsten Skylake-Xeons unterstützen NVDIMM.  (Bild: Nico Ernst)
  • In Kernel- und User-Space muss Linux an NVDIMMs angepasst werden.  (Bild: Nico Ernst)
  • Ablauf der AM-Wiederherstellung mit NVDIMMs  (Bild: Nico Ernst)
  • Ein UEFI, hier noch BIOS genannt, muss NVDIMMs erkennen und prüfen.  (Bild: Nico Ernst)
Die nächsten Skylake-Xeons unterstützen NVDIMM. (Bild: Nico Ernst)

Klarer ist die Lage beim Betriebssystem, das den Anwendungen das Vorhandensein von Flash in Speicherbänken - vor allem in Form von SSDs nach NVDIMM-F - melden muss. Hier wird bisher nur Linux mit Kernel 4.2 unterstützt, bei dem wiederum Intel entscheidende Erweiterungen vorgenommen hat. Das Stichwort dabei ist NVM, Non-Volatile Memory. Im User-Space von Linux gibt es dafür eine NVM-Library, die Speicheroperationen von Anwendungen an die neue Architektur anpasst.

Eine Ebene weiter unten, im Kernel-Space von Linux 4.2, gibt es auch Erweiterungen, die jedoch ein anderes Akronym verwenden: PMEM für Persistent Memory, also bleibende Speichervorgänge. Die NVM-Library ist nur ein Teil davon, das Gesamtkonzept ist auf einer Projektseite und in einem Wiki einsehbar. Alle Codebeispiele sind in diesem Wiki und auf Github veröffentlicht. Für PC-Entwickler gibt es rund um NVDIMMs auch FAQ des Modulherstellers Viking Technology.

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Érdna Ldierk 13. Jan 2017

Die sind von VW.

picaschaf 20. Okt 2016

Und woher soll die andere CPU wissen wo gerade die Codeausführung steht? Ne...

plutoniumsulfat 20. Okt 2016

Du gibst dich schon mit mickrigen 4GB/s zufrieden?

pumok 19. Okt 2016

@Poison Nuke: Da muss ich Dir in weiten Teilen recht geben. Ich würde nicht unbedingt von...

EWCH 19. Okt 2016

die Biose werden immer langsamer, HP hat bei den aktuellen Servern die Boot-Zeit locker...


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