NVDIMM原理与应用之四：NVDIMM的数据恢复、使用和监控
NVDIMM的主要结构
nvdimm的内部集成了SDRM、NAND控制器和Flash，还包括兼容DDR规范的I2c接口，以某款常见的NVDIMM为例，主要构造如下图所示：
2. NVDIMM datarecovery
NVDIMM掉电保存和恢复数据的功能，需要依赖于NVDIMM超级电容、CPU芯片、主板电路和BIOS的协同工作。系统突然掉电或者重启的时候，主板上专门的电路设计保证触发ADR，此时在nvdimm超级电容提供电力，保证NVDIMM SDRAM上的数据能够即使写到nvdimm的NAND Flash上去。不同的主板可能会实现不同的触发ADR的硬件电路。比如笔者手头上的某款服务器，下面的操作会触发ADR：
CPU Reset
BMC initiated power cycle (confirm)
AC power lost (confirm)
0xCF9 reboot (confirm)
CPU thermal trip assertion
CAT/IERR assertion
ipmitool chassis power cycle (confirm)
这里特别需要引起重视的是，如果上面的操作和下面不能触发ADR的操作混淆或者相邻执行，就不会触发ADR，进而可能导致数据丢失：
ipmitool chassis power reset (confirm)
BMC initiated reset (confirm)
而在系统再次启动的过程中， 如果flash里有完整的内存映像，硬件会自动把它写到nvdimm SDRAM。
3. NVDIMM usage
不同的NVDIMM厂商会提供不同的SDK，开发者需要参考SDK里提供的文档、示例代码和乃至驱动源代码，根据实际要应用的场景，选择合适的驱动类型、Cache模式和API和来实现自己的功能。以笔者手头上的NVDIMM为例，需要按照下面的步骤设置和使用nvdimm:
Once Restore is complete and the system boots up to OS; here are the things to do:
Check valid image Restored status
Check all the conditions as mentioned in following table
ARM
ClearSDV
Ready for SAVE
4. NVDIMM RAS monitor
实际使用NVDIMM的过程中，如果NVDIMM持续处于高温的状态，会急剧缩短它的使用寿命；此外，nvdimm上的Flash也有一定的擦写次数的限制。而且，如果nvdimm的超级电容里电量不够一次SAVE操作，也会发生数据丢失的情况。因此，为了保证nvdimm的可靠性、可用性，及时预报掉电或者重启后不能恢复数据的情况，需要监控一些nvdimm RAS相关的状态，包括电容温度、电量、flash老化率等等。下面是针对笔者的某款NVDIMM的监控列表，仅供参考：
Type |
Must check for saving data and/or restoring data? |
Valid Rang |
Invalid Rang |
Event Severity |
Poll interval |
DIMM connected |
Must check |
Connected |
Not Connected |
High |
Once |
SuperCap connected |
Must check |
Connected |
Not Connected |
High |
Once |
Charge Level |
Must check for saving data |
ARX_CHARGE |
Others |
High |
12h~24h |
Flash Life Level |
Must check for saving data |
>=10 |
<10 |
High |
12h~24h |
Capacitor Healthy |
Better to check |
healthy |
EOL |
? |
12h~24h |
Temperature |
Better to check |
0~65C |
>65 |
Normal |
12h~24h |
Armed Status |
Must check for saving data |
Armed |
Not Armed |
High |
once |
Valid Image Restored Status |
Must check after recovering data |
Valid |
Valid |
High |
Once per recover |
Valid Image available Status |
Not need check |
- |
- |
- |
Never |
5. NVDIMM内存使用方式
支持nvdimm的bios会在系统内存初始化的时候探测到nvdimm并分配特殊的类型符；
nvdimm驱动实现nvdimm逻辑设备open/close/ioctl/mmap/等操作，其中mmap操作实现nvdimm内核空间到用户空间的映射
nvdimm SDK提供API向调用者提供nvdimm映射到用户态空间后的起始地址和长度；
