正在為服務器市場創(chuàng)造數十億價值的CXL

CXL已經成了業(yè)界高速通信逐漸普及的公開標準之一，也在為整個服務器市場創(chuàng)造數十億的價值，無論是內存廠商、加速器廠商還是CPU廠商，都已經開始在新品上推進這一標準。以最新公布的AMD第四代Infinity架構為例，AMD計劃將其CPU、GPU、FPGA與3D V-Cache都放在同一個框架內，并利用基于CXL 2.0的內存來完成分解，讓整個系統從計算、內存到存儲都能自由組合。

為了進一步推廣并維護這一標準，CXL聯盟誕生了。從2019年到現在，該聯盟已經擁有了180多家成員公司，董事成員也都是全球頂尖大廠。那么這一標準究竟解決了什么問題，CXL 2.0標準又帶來了哪些改變，以及CXL后續(xù)的路線圖如何呢？

CXL解決的問題

CXL的出現解決了現有計算架構中，尤其是在數據中心里亟待解決的內存問題。首先就是內存與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內存還是雙DIMM內存，其帶寬容量都不會改變。

CXL的出現為帶來了CXL擴展內存這一產品形態(tài)，這些擴展內存不僅提高了最大內存容量，也進一步提升了內存帶寬。以三星在今年5月推出的CXL擴展內存 2.0為例，這一DRAM內存容量高達512GB，是上一代的四倍。根據三星的說法，該內存用到了三星自研的ASIC CXL控制器，系統延遲也是上一代的四分之一。

CXL 2.0帶來的改變

CXL 1.1解決了內存擴展的問題，而CXL 2.0引入的資源共享技術，讓不同XPU之間實現內存共享成為可能。CXL 2.0中新增了CXL交換與多邏輯設備功能，如此一來每個主機都能用到他們所需的內存，而且可以動態(tài)分配。如此一來，不僅解決了系統中DRAM沒有得到充分利用的問題，也讓內存的擴展不再只跟著XPU走。這一技術再加上內存擴展，意味著CXL與主內存之間共享大型內存池可以將服務器內存提升至數十TB，內存帶寬也會因此提升至數TB/s。
還有就是服務器場景中常見的熱插拔，為了靈活地使用硬件資源，擁有多個主機、交換機和設備的大型系統時不時需要連接和斷開這些資源。如果每次添加新設備都得斷臂整個系統的話，可能會連帶影響到服務器上運行的各種業(yè)務。

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PCIe 5.0規(guī)范中定義的方法進行了些許修改，但熱拔出卻必須要使用軟件請求才能實現，否則可能會影響到內存和CXL的緩存一致性。

一窺CXL 3.0

隨著現有網絡結構的發(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，還是系統內存，又或是DPU和SmartNIC，但隨著這類硬件的核心數量增加，每個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。其次用到的互聯技術要能夠做到先進的交換、高效的對等網絡和精確的資源共享，才能優(yōu)化這些組件在多個域上的系統級流程。而基于PCIe 6.0的CXL 3.0提供了成倍的帶寬，進一步提升了互聯的性能。

此外，CXL 3.0在擴展性和資源調用上也將進一步提升。比如內存共享將獲得進一步加強，并支持全新的內存使用模型，同時多主機下的多層級交換將進一步提升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標準。

結語

從產品形態(tài)來看，CXL為現存的服務器市場帶來了不少附加價值，比如一眾ASIC加速器、DPU/SmartNIC、重定時器芯片、SSD控制器等。不少廠商都已經看到了這一技術的價值，也已經投入了研發(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，提高他們在服務器產品上的競爭力。IP廠商Rambus也在同月收購了設計公司Hardent，來補足自己在CXL產品開發(fā)上的關鍵資源?？梢灶A見，隨著更多支持CXL的硬件產品推出，這一標準將攪動未來數年的服務器市場。