Benjamin - CXL - 推进下一代数据中心

CXL 协议推动下一代数据中心发展

行业背景与趋势

• 云计算和网络边缘计算的扩散推动了对高性能通信的需求。
• AI、分析和计算的快速增长需要更高效的内存和计算互联方案。

CXL 协议概述

• CXL (Compute Express Link) 是一个行业开放标准，由 180+ 成员公司组成的联盟推动。
• CXL 2.0 主要使用模式包括：
  • CXL.io：用于灵活路径
  • CXL.cache：用于缓存设备
  • CXL.mem：用于内存扩展

CXL 2.0 使用模式

• 内存缓冲区：支持 TYPE 1、TYPE 2、TYPE 3 DDR，实现处理器与内存缓冲区、加速器之间的通信。
• 带内存的加速器：通过 HBM 缓存和内存缓冲区扩展内存容量，支持 GPU、FPGA 等加速器。
• 持久内存 (PMEM)：提供字节可寻址、数据持久性等优势，适用于传统数据库、分析/AI/ML、存储缓存等场景。

持久内存 (PMEM) 的关键优势

• 特点：字节可寻址、缓存一致性、数据持久性、容量更大。
• 应用场景：加速日志记录/日志记录、即时恢复；实时访问大型数据集；存储缓存、分层；HPC 减少检查点开销。
• CXL 协议支持：内存交织、标准化寄存器接口、全局持久刷新 (GPF)。

CXL 协议演进

• CXL 2.0 新增功能：
  • 内存 QoS 支持
  • CXL.mem 协议事务性
  • 支持新的媒体类型
  • 异构内存配置中的线头阻塞防止
• 内存交错增强：
  • 支持 2、4、8、3、6、12、16 路交错
  • 优化地址混叠和资源分配

跨主机桥接逻辑

• 12 路交错示例：
  • 16-22 TB 容量
  • 2 路 512B 粒度
  • 12 路 256B 粒度
  • 主机专有寄存器支持

CXL 3.0 规范展望

• 功能需求：
  • 优化系统级组件间流动
  • 提高带宽（高性能加速器、系统内存、SmartNIC、网络）
  • 增强可扩展性和资源利用率
  • 新内存使用模式
  • 多主机多级切换
  • 新对称一致性功能
  • 改进软件功能
• 兼容性：完全向后兼容 CXL 1.0 和 CXL 2.0。

行动呼吁

• CXL 是附加永久内存的理想选择。
• 鼓励加入 CXL 联盟，关注更多更新。