正在為服務(wù)器市場(chǎng)創(chuàng)造數(shù)十億價(jià)值的CXL

CXL已經(jīng)成了業(yè)界高速通信逐漸普及的公開標(biāo)準(zhǔn)之一，也在為整個(gè)服務(wù)器市場(chǎng)創(chuàng)造數(shù)十億的價(jià)值，無論是內(nèi)存廠商、加速器廠商還是CPU廠商，都已經(jīng)開始在新品上推進(jìn)這一標(biāo)準(zhǔn)。以最新公布的AMD第四代Infinity架構(gòu)為例，AMD計(jì)劃將其CPU、GPU、FPGA與3D V-Cache都放在同一個(gè)框架內(nèi)，并利用基于CXL 2.0的內(nèi)存來完成分解，讓整個(gè)系統(tǒng)從計(jì)算、內(nèi)存到存儲(chǔ)都能自由組合。

為了進(jìn)一步推廣并維護(hù)這一標(biāo)準(zhǔn)，CXL聯(lián)盟誕生了。從2019年到現(xiàn)在，該聯(lián)盟已經(jīng)擁有了180多家成員公司，董事成員也都是全球頂尖大廠。那么這一標(biāo)準(zhǔn)究竟解決了什么問題，CXL 2.0標(biāo)準(zhǔn)又帶來了哪些改變，以及CXL后續(xù)的路線圖如何呢？

CXL解決的問題

CXL的出現(xiàn)解決了現(xiàn)有計(jì)算架構(gòu)中，尤其是在數(shù)據(jù)中心里亟待解決的內(nèi)存問題。首先就是內(nèi)存與XPU捆綁在一起，比如CPU、GPU和DPU，他們的容量大小完全取決于XPU的支持，且無論加多少單DIMM內(nèi)存還是雙DIMM內(nèi)存，其帶寬容量都不會(huì)改變。

CXL的出現(xiàn)為帶來了CXL擴(kuò)展內(nèi)存這一產(chǎn)品形態(tài)，這些擴(kuò)展內(nèi)存不僅提高了最大內(nèi)存容量，也進(jìn)一步提升了內(nèi)存帶寬。以三星在今年5月推出的CXL擴(kuò)展內(nèi)存 2.0為例，這一DRAM內(nèi)存容量高達(dá)512GB，是上一代的四倍。根據(jù)三星的說法，該內(nèi)存用到了三星自研的ASIC CXL控制器，系統(tǒng)延遲也是上一代的四分之一。

CXL 2.0帶來的改變

CXL 1.1解決了內(nèi)存擴(kuò)展的問題，而CXL 2.0引入的資源共享技術(shù)，讓不同XPU之間實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享成為可能。CXL 2.0中新增了CXL交換與多邏輯設(shè)備功能，如此一來每個(gè)主機(jī)都能用到他們所需的內(nèi)存，而且可以動(dòng)態(tài)分配。如此一來，不僅解決了系統(tǒng)中DRAM沒有得到充分利用的問題，也讓內(nèi)存的擴(kuò)展不再只跟著XPU走。這一技術(shù)再加上內(nèi)存擴(kuò)展，意味著CXL與主內(nèi)存之間共享大型內(nèi)存池可以將服務(wù)器內(nèi)存提升至數(shù)十TB，內(nèi)存帶寬也會(huì)因此提升至數(shù)TB/s。
還有就是服務(wù)器場(chǎng)景中常見的熱插拔，為了靈活地使用硬件資源，擁有多個(gè)主機(jī)、交換機(jī)和設(shè)備的大型系統(tǒng)時(shí)不時(shí)需要連接和斷開這些資源。如果每次添加新設(shè)備都得斷臂整個(gè)系統(tǒng)的話，可能會(huì)連帶影響到服務(wù)器上運(yùn)行的各種業(yè)務(wù)。

而熱插拔在過去的PCIe中都是可選功能，而在CXL 2.0引入交換和Fabric管理后，CXL支持了熱插入和受管理的熱拔出。熱插入只是對(duì)PCIe 5.0規(guī)范中定義的方法進(jìn)行了些許修改，但熱拔出卻必須要使用軟件請(qǐng)求才能實(shí)現(xiàn)，否則可能會(huì)影響到內(nèi)存和CXL的緩存一致性。

一窺CXL 3.0

隨著現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，越來越多的用例需要用到更高的帶寬，無論是GPU這類高性能加速器，還是系統(tǒng)內(nèi)存，又或是DPU和SmartNIC，但隨著這類硬件的核心數(shù)量增加，每個(gè)核心所用帶寬卻是在減小的，而CXL 2.0目前帶寬不一定能滿足未來的需求。其次用到的互聯(lián)技術(shù)要能夠做到先進(jìn)的交換、高效的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)和精確的資源共享，才能優(yōu)化這些組件在多個(gè)域上的系統(tǒng)級(jí)流程。而基于PCIe 6.0的CXL 3.0提供了成倍的帶寬，進(jìn)一步提升了互聯(lián)的性能。

此外，CXL 3.0在擴(kuò)展性和資源調(diào)用上也將進(jìn)一步提升。比如內(nèi)存共享將獲得進(jìn)一步加強(qiáng)，并支持全新的內(nèi)存使用模型，同時(shí)多主機(jī)下的多層級(jí)交換將進(jìn)一步提升Fabric的管理，其交換功能將獲得完全的可組合性。更重要的是，與CXL 2.0一樣，CXL 3.0同樣完全向下兼容此前的CXL 1.0、CXL 1.1和CXL 2.0標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語

從產(chǎn)品形態(tài)來看，CXL為現(xiàn)存的服務(wù)器市場(chǎng)帶來了不少附加價(jià)值，比如一眾ASIC加速器、DPU/SmartNIC、重定時(shí)器芯片、SSD控制器等。不少廠商都已經(jīng)看到了這一技術(shù)的價(jià)值，也已經(jīng)投入了研發(fā)中，或是開始了收購之路。

比如Marvell就在今年5月收購了CXL開發(fā)公司Tanzanite Silicon，提高他們?cè)诜?wù)器產(chǎn)品上的競(jìng)爭(zhēng)力。IP廠商Rambus也在同月收購了設(shè)計(jì)公司Hardent，來補(bǔ)足自己在CXL產(chǎn)品開發(fā)上的關(guān)鍵資源?？梢灶A(yù)見，隨著更多支持CXL的硬件產(chǎn)品推出，這一標(biāo)準(zhǔn)將攪動(dòng)未來數(shù)年的服務(wù)器市場(chǎng)。