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CXL:组合型基础设施缺失的环节

常华Andy Andy730 2024-03-16
Source: Andy Banta, CXL: Composable Infrastructure’s missing link, Mar 26, 2023

当我几年前第一次听说CXL(Compute Express Link)时,我有些怀疑。我经常对新技术持相当愤世嫉俗的看法,因为我见过许多新技术的推出没有合理的目的。它是否增加了任何可用的客户价值?还是仅仅是一些厂商为了向预算充裕的买家推销高利润硬件?FCoE是后者的一个典型例子。

我不确定高端计算是否需要新的设备互连。这似乎是一个骗局。

今年早些时候,我以代表身份参加了在Milpitas举行的Tech Field Day 27。第一天全是着关于CXL的讨论,从上午的CXL圆桌讨论开始。接下来是来自Memverge(包括Astera Labs和XConn的部分)的演示。我们最后听了前CXL联盟负责人Siamak Tavallaei的CXL更新。
这不是一篇关于CXL的教程。上面提供的联盟链接更适合那样的目的。简单来说,CXL是一种新兴的内存互连技术,通过PCIe总线进行连接。它可以通过PCIe插槽内部安装内存,或者通过CXL适配器从外部连接到机箱上。

目前发布的产品版本是CXL 1.1。它与PCIe 5.0兼容,而PCIe 5.0可在最新一代的Intel和AMD处理器中使用。CXL的维基百科条目几乎肯定会被更新,并提供各个版本的兼容性信息。

 图中的变体展示了CXL的一些应用方式。

CXL 2.0在目前已经发布,并且多家公司正在进行硬件支持。一个主要的新特性是在处理器和存储器之间仅需一个交换层。另一个主要特性是能够将存储器设备分配给不同的处理器。

使用CXL连接的存储器的好处是,CXL连接可以像一个延迟较大的NUMA桥一样连接到处理器。存储器不是连接到另一个处理器,而是通过潜在的漫长而曲折的PCIe连接。但至少最终看起来像是内存访问,而不是主机外的I/O请求。

我在高科技计算行业工作了很长时间。在此期间,我观察到计算资源的持续模块化和商品化。从独立计算机到网络,再到将内部存储器拆分为外部存储器,然后是共享外部存储器。

并行的进步是从单处理器到多处理器系统。这一对巧合的技术进步产生了虚拟化的“孩子”,它带来了不断的演变。

 虚拟化催生了虚拟存储和虚拟网络,这意味着除了通过硬件进行分割和切割,现在也可以通过软件来做到这一点(部分)。虚拟化还在融合和超融合系统中找到了天然的归属,这意味着你可以将资源分割并以更多变的方式配置硬件。最终这被称为“软件定义的数据中心”(SDDC)。

SDDC进化(在许多情况下也出现退化)为硬件可组合基础设施的概念。可组合基础设施的思想是,您可以使用硬件构建块构建任何您想要的系统。它可以是单一用途的系统,但更可能是虚拟化系统的基础。

我在Tech Field Day的讨论中意识到的是,CXL提供了可组合基础设施的下一个步骤。在这个概念出现之前,处理器和内存之间的比例和关系总是固定的。没有办法转动旋钮来调整这个比例。CXL提供了为一个处理器或一组处理器添加或减少物理内存的能力,就像虚拟化在虚拟内存和虚拟处理器之间分配一样。它将这两个组件放入了灵活资源的组合中。CXL是可组合基础设施演变中的一个缺失环节。它允许内存和处理器独立扩展。
 

所以,我可能是个“原始人”(Encino Man),没有看到CXL的价值。CXL可能不适用于每一种配置,尤其是除了顶级、高端计算系统以外的配置。但它不是骗局,也不是假的。

最后,我想说CXL 3.0版本,具有多层交换和点对点通信,面临着很多挑战。试图将网络视为总线是充满困难的。最终,我预见CXL将在单一交换级别和处理器内存关系方面稳定下来,就像光纤通道一样。当将网络视为总线时,缓冲和争用成为真正的问题。

你可以从Tech Field Day 27的视频和我在这里提到的其他资源中自行了解更多。

这就是我所学到的。
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