相信大家在家或者网吧使用电脑时遇到一些非硬件引起的故障时，最快的解决办法就是复位重启或强行断电关机再开机来解决。这其中可能是电脑中设置有还原卡或影子系统等软硬件设备来恢复原始系统及数据，这样的操作除了省事之外，重启电脑确实能解决大部分问题——因为一旦断电，内存中的数据都没了，一切都要新来过，说不定就正常了。

因为DRAM内存是易失性的，DRAM又叫动态随机存取储存器，为了保持数据，DRAM必须要在加电的情况隔一段时间刷新(refresh)一次，一旦存储单元掉电没有被刷新，存储的信息就会丢失。但这个特点对服务器应用来说就不是什么好事了，因为数据安全对这些应用来说才是最重要的。

而NVDIMM是一种非易失性内存，那什么是非易失性内存呢?NVDIMM是由BBU(Battery Backed Up) DIMM演变而来。BBU采用含有重金属的后备电池以维持普通挥发性内存中的内容几小时之久，但不符合绿色能源的要求。由此带有超级电容作为动力源的NVDIMM便应运而生了，并且NVDIMM使用非挥发性的flash存储介质来保存数据，数据能够保存的时间更长。有了它就不用怕断电等意外事故造成的数据丢失了，美光早在2016年就在全球出货首个8GB DDR4-2133 NVDIMM内存，目前最大容量是32GB DRAM+64GB NAND Flash，而今天要给大家介绍鉴赏的是美光16GBNVDIMM-N内存。

美光的NVDIMM-N DDR4内存

美光的NVDIMM内存看起来就像是普通的DDR4内存(其实它就是DDR4内存)，容量16GB，速率2666MT/s，CL19延迟，288pin针脚，带宽21.3GB/s，电压1.2V，这些指标跟普通DDR4-2133内存一样，区别在于NVDIMM内存上多了一个16GB SLC Flash存储颗粒，一个AGIGA NVDIMM控制器芯片，两个Backup Power供电端口。

美光NVDIMM-N内存规格

美光NVDIMM内存剖析图

内存自身不特别，但它最大的特色是下面那个2.5寸的“附件”——这货可不是硬盘，而是一个超级电容，这种电容充电速度快，循环使用寿命长，功率密度极高，电容量也超大，耐低温高温。在这里，美光NVDIMM内存的超级电容就相当于一个不间断电源，可以在意外情况下帮助用户完成数据备份、恢复，防止意外数据损失。所用的解决方法的原理不外乎就是当意外断电后把DRAM中的数据映射到非易失性的NAND闪存中，电容器就相当于电源。

接下来我们了解一下NVDIMM的应用，NVDIMM大体可应用于三个方面，数据保护、磁盘缓存和存储链：

数据保护，典型应用之WSP。全系统保护(whole system preservation)，简称WSP。常规DRAM内存在异常掉电或者系统崩溃时会丢失数据，而某些资料库环境是无法承受停机时间(downtime)的，如线上交易(online transaction)处理与金融服务;这些应用可受益于NVDIMM内存所提供的快速资料重建时间。比如在系统异常掉电后，该系统能在短时间内将整个计算机系统当前的工作状态(包括CPU,桥接芯片，网卡等硬件设备以及系统中所有的进程)保存至NVDIMM。在系统重新上电运行后，立即恢复至之前的运行状态，仿佛系统只是“打了个盹”。

在云技术发展日新月异的今天，虚拟化技术作为云的核心技术，得到了广泛的关注与创新。与此同时，作为云服务运行的底层载体，虚拟机的数据安全与完整是目前急需解决的重要课题。虚拟机实质为软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统，也就意味着虚拟机的所有运行状态都在内存中。NVDIMM可以利用虚拟机本身的快照功能，在系统异常情况下，迅速保护存储在内存中的临时快照，达到保护整个虚拟机的目的。

磁盘缓存是为了减少CPU透过I/O读写磁盘的次数，提升磁盘I/O的效率，用一部分内存来储存访问较频繁的磁盘内容。磁盘缓存的存在对于数据访问的一致性带来了问题，尤其是采用write-back策略的写缓存导致异常掉电情况下内存中更新的数据未能及时写入磁盘而丢失。NVDIMM是写缓存的最佳存储介质。它的随机访问性质能让CPU和操作系统直接访问管理，并且非易失性保证数据在异常掉电情况下得以保护。

目前，针对RAID控制器的写缓存NVDIMM已逐渐被接受。对于带有板载RAID控制芯片或者采用软件RAID方案的计算机，缺乏写缓存，NVDIMM可以直接用做系统主存，配合操作系统，完成写缓存任务。还有一类PCIE接口的RAID控制卡，它们采用普通的带电池后备的内存条作为缓存使用，NVDIMM可以直接替代这些内存条。

存储链是将整个存储系统中的数据按照安全度，性能要求以及使用频率分层存储在不同的非易失存储介质中。

如图所示为一典型的存储链实例。IO性能要求较高的数据被存储在SSD上，而要求较低的数据放入各种类型的磁盘阵列以及NAS。NVDIMM可作为存储链的最前端，它的速度比SSD更快，并且能够提供直接随机访问的特性。CPU的内存栅障与刷新cache指令能够保证NVDIMM数据的原子写与一致性。所以，NVDIMM非常适合用作文件系统或者数据库元数据与日志的存储介质。

SSD与NVDIMM性能对比

此外，NVDIMM内存除了数据保护的功能以外，写IOPS、延迟时间、写数据量及每PB价格方面都有突出的优势。随着云计算发展，数据存取速度(硬盘I/O)瓶颈尤为突出，NVDIMM内存的出现有望解决这一难题。