ECC-RAM erklärt: UDIMM, RDIMM, LRDIMM und Bestückung

ECC-RAM ist Arbeitsspeicher mit Fehlerkorrektur und in praktisch jedem Server Standard. Ein einzelnes gekipptes Bit, etwa durch kosmische Strahlung oder einen alternden Chip, kann sonst unbemerkt eine Datenbank oder einen ZFS-Pool beschädigen. Hier erfahren Sie, wie ECC funktioniert, welche Bauformen es gibt und wie Sie Server-RAM für volle Speicherbandbreite bestücken.

Was ist ECC-RAM?

Ein normales Speichermodul überträgt 64 Datenbits pro Zugriff, ein ECC-Modul dank zusätzlicher Chips 72 Bit: 64 Daten- und 8 Prüfbits. Der Speichercontroller der CPU berechnet beim Schreiben einen Prüfcode und vergleicht ihn beim Lesen. Das klassische Verfahren heißt SECDED (Single Error Correction, Double Error Detection): Ein falsches Bit wird stillschweigend korrigiert, zwei falsche Bits werden erkannt. Im zweiten Fall hält der Server lieber an, als mit verfälschten Daten weiterzurechnen.

Server-Plattformen gehen weiter: Verfahren wie Chipkill oder SDDC (Single Device Data Correction) verteilen die Prüfbits so, dass sogar der Ausfall eines ganzen DRAM-Chips ausgeglichen wird. Dafür sind in der Regel Module mit x4-Chips nötig. Korrigierte Fehler landen im Ereignisprotokoll der Fernwartung per iDRAC, iLO oder IPMI. Steigt der Zähler bei einem Modul, tauschen Sie es, bevor ein nicht korrigierbarer Fehler daraus wird.

UDIMM, RDIMM und LRDIMM: die Bauformen

RDIMM vs. UDIMM

Bei einem UDIMM hängen alle Chips direkt an den Adress- und Steuerleitungen der CPU. Das begrenzt Module pro Kanal und Kapazität. Ein RDIMM setzt einen Register-Baustein dazwischen, der die Signale auffrischt: ein Takt mehr Latenz, dafür mehr Ranks und Module pro Kanal. Deshalb arbeiten Xeon-Scalable- und EPYC-Server in der Praxis mit RDIMM oder LRDIMM, während Einstiegsserver mit Xeon E oder ein HPE MicroServer Gen10 Plus ECC-UDIMMs brauchen.

Warum Sie die Typen nicht mischen dürfen

Der Speichercontroller stellt Timing und Signalpegel für den gesamten Speicher auf einen Modultyp ein. Gemischt startet der Server meist nicht oder meldet einen Konfigurationsfehler. Bei DDR4 passen UDIMM und RDIMM sogar in denselben Steckplatz – die Kerbe schützt Sie also nicht.

Ranks und die Angabe 1Rx4 oder 2Rx8

Ein Rank ist eine Gruppe von Chips, die gemeinsam die 72 Bit breite Schnittstelle bedienen. 2Rx4 auf dem Etikett heißt zwei Ranks aus Chips mit je 4 Bit Datenbreite, 1Rx8 ein Rank aus 8-Bit-Chips. Für 72 Bit braucht ein x4-Rank 18 Chips, ein x8-Rank 9 Chips. Ein 32-GB-Modul 2Rx4 wie das Samsung 32 GB DDR4-2933 RDIMM trägt also 36 Chips, ein 16-GB-Modul 2Rx8 nur 18.

• Mehr Ranks pro Kanal erlauben dem Controller, Zugriffe zu verschränken; zwei sind meist etwas schneller als einer.
• Zu viele Ranks belasten den Kanal elektrisch. Quad-Rank-Module oder drei Module pro Kanal senken oft den Takt.
• x4-Chips sind meist Voraussetzung für die volle Chip-Korrektur. x8-Module sind etwas günstiger und sparsamer.

DDR4 vs. DDR5 ECC-RAM

DDR4 ECC-RAM steckt in allen Servern von Xeon E5 v3 bis Xeon Scalable 3. Gen. und AMD EPYC 7001 bis 7003, also etwa in Dell PowerEdge 13G bis 15G und HPE ProLiant Gen9 bis Gen10 Plus. Es arbeitet mit 1,2 V und im Server bis 3200 MT/s. Module dafür finden Sie unter DDR4 ECC RAM.

DDR5 ECC-RAM braucht Xeon Scalable ab der 4. Generation oder AMD EPYC 9004. Es hat eine andere Kerbe und passt nicht in DDR4-Slots. Die Spannungsregelung sitzt auf dem Modul, die Spannung sinkt auf 1,1 V, und jedes Modul ist in zwei 32-Bit-Teilkanäle geteilt, beim RDIMM meist mit je 8 Prüfbits – 80 statt 72 Bit. Los geht es mit 4800 MT/s, siehe DDR5 ECC RAM.

Häufiges Missverständnis: Jeder DDR5-Chip hat eine interne On-Die-ECC. Sie repariert Fehler in den winzigen Speicherzellen, schützt aber nicht den Weg zur CPU und meldet dem Speichercontroller nichts. Echtes ECC-RAM (Side-Band-ECC) erkennen Sie an den zusätzlichen Chips und der Angabe ECC oder RDIMM. Ein normales DDR5-Desktop-Modul ist kein ECC-RAM.

Speicherkanäle: Server-RAM richtig bestücken

Jeder Speicherkanal einer CPU liefert eigene Bandbreite. Ein Modul in jedem Kanal ist deshalb schneller als zwei Module in der Hälfte der Kanäle. Ausgewogen (balanced) ist eine Bestückung, wenn alle Kanäle einer CPU gleich viele identische Module tragen und beide CPUs gleich bestückt sind.

Ein Dual-Socket-Server mit Xeon Scalable 2. Gen. und 12 × 32 GB (384 GB) nutzt alle sechs Kanäle pro CPU. Mit 8 × 64 GB (512 GB) hat er mehr Speicher, aber nur vier belegte Kanäle pro CPU – rund ein Drittel weniger Bandbreite. Für Datenbanken oder viele VMs ist die kleinere Konfiguration oft die schnellere.

• Reihenfolge einhalten: Bei Dell zuerst die Steckplätze mit weißen Hebeln, dann die schwarzen. HPE und Lenovo zeigen die Reihenfolge im Gehäusedeckel bzw. im Handbuch.
• Leerer Sockel, tote Slots: Ein Dell PowerEdge R740 mit nur einer CPU nutzt 12 seiner 24 Steckplätze.

Takt: CPU und Module pro Kanal entscheiden

Der Speicher läuft mit dem niedrigsten von drei Werten: dem des Moduls, dem der CPU und dem, was das Board bei der jeweiligen Zahl von Modulen pro Kanal (DPC) erlaubt. Bei Xeon Scalable 2. Gen. unterstützt ein Silver 42xx DDR4-2400, ein Gold 52xx 2666 und ein Gold 62xx oder Platinum 82xx 2933 MT/s. Xeon E5 v4 endet bei 2400, Xeon Scalable 3. Gen. und AMD EPYC 7002/7003 erreichen 3200 MT/s.

Mit zwei Modulen pro Kanal senken viele Plattformen den Takt um eine Stufe, mit drei (möglich bei Xeon E5 v3/v4) fast immer deutlich. Die genaue Stufe steht im Serverhandbuch. Schnellere Module schaden nicht: Ein DDR4-3200-Modul läuft in einem Server mit Xeon Silver 4214 einfach mit 2400 MT/s. Mischen Sie Geschwindigkeiten, takten alle Module so langsam wie das langsamste.

Teilenummern und Etiketten lesen

Fast jedes Servermodul trägt ein Etikett nach JEDEC-Schema, etwa 32GB 2Rx4 PC4-2933Y-RB2-12:

• 32GB 2Rx4: Kapazität und Rank-Aufbau.
• PC4-2933: DDR4 mit 2933 MT/s. PC5 steht für DDR5.
• Y: Latenzklasse, typisch sind 2400T, 2666V, 2933Y und 3200AA.
• R: Bauform. R steht für RDIMM, L für LRDIMM, E für ECC-UDIMM und U für UDIMM ohne ECC.

Bei Samsung verrät auch die Teilenummer den Typ: M393 steht für DDR4-RDIMM, M386 für DDR4-LRDIMM, M391 für ECC-UDIMM und M321 für DDR5-RDIMM. Dell, HPE und Lenovo vergeben eigene Teilenummern; entscheidend sind aber Typ, Rank-Aufbau und Takt auf dem JEDEC-Etikett.

Optane PMem: Sonderfall im Speichersteckplatz

Intel Optane PMem mit 128, 256 oder 512 GB pro Modul sitzt neben normalen RDIMMs im selben Kanal und läuft nur mit Xeon Scalable der 2. Generation (PMem 100) bzw. 3. Generation (PMem 200). Im Memory Mode wird das DRAM zum Cache, im App-Direct-Modus dient PMem als persistenter Speicher. Details, passende CPUs und Kapazitätsgrenzen erklärt der Ratgeber Optane PMem: Memory Mode und App Direct.