只靠CXL還不夠，數(shù)據(jù)移動(dòng)也需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）隨著AI與HPC運(yùn)算的盛行，如今為了將算力繼續(xù)擴(kuò)展下去，CPU和GPU都在朝著多核的方向發(fā)展下去，計(jì)算密度也在大幅提升。此外，數(shù)據(jù)中心也越來越多地開始轉(zhuǎn)向異構(gòu)工作負(fù)載，對基礎(chǔ)架構(gòu)、性能和可用性提出了又一輪的要求，也在加速存儲(chǔ)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型，催生了CXL這樣的新技術(shù)，但僅僅只靠CXL，是無法打破我們所說的內(nèi)存瓶頸的。

加速內(nèi)部流量成為服務(wù)器性能的新關(guān)鍵

100GbE模塊的出現(xiàn)后，在網(wǎng)絡(luò)交換與傳輸性能如此發(fā)達(dá)的當(dāng)下，遠(yuǎn)程存儲(chǔ)已經(jīng)成了越來越多企業(yè)的首選。但本地存儲(chǔ)也在經(jīng)歷一輪性能的革命，NVMe、NVDIMM等技術(shù)演進(jìn)進(jìn)一步降低了存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)延遲，解決了一路走高的內(nèi)部帶寬需求。

那么服務(wù)器內(nèi)部數(shù)據(jù)的移動(dòng)要如何跟上呢？在復(fù)雜的服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)中，內(nèi)部數(shù)據(jù)的交換往往由多個(gè)內(nèi)存緩沖拷貝組成，比如內(nèi)核到I/O、I/O到特定硬件，實(shí)現(xiàn)方式主要靠不同層級的軟件棧，但軟件到軟件間的數(shù)據(jù)交換仍靠的是CPU。

當(dāng)下的內(nèi)存數(shù)據(jù)移動(dòng)的軟件標(biāo)準(zhǔn)為memcpu，雖然已經(jīng)足夠穩(wěn)定，但也限制了應(yīng)用的性能。比如為了提供上下文隔離而招致更大的軟件開銷。所以大家開始嘗試DMA，這種用于卸載軟件復(fù)制循環(huán)的策略。雖說這樣做解放了CPU的部分負(fù)擔(dān)，但這種方案與特定設(shè)備的接口綁定，只適合專門的特權(quán)軟件和I/O用例，更別提前向兼容了，尤其是在公有云這種多人功用的虛擬環(huán)境中。

SDXI，新的數(shù)據(jù)加速器接口標(biāo)準(zhǔn)

這就引出了一系列痛點(diǎn)，比如既要從CPU執(zhí)行周期中將I/O解放出來，又要保證架構(gòu)的穩(wěn)定性。提供虛擬機(jī)加速的同時(shí)，又能幫助開發(fā)者從已有軟件棧中遷移到新的方案上，還要考慮到當(dāng)下新的內(nèi)存互聯(lián)方案，比如CXL、Gen-Z等等。為了解決這些痛點(diǎn)，2020年起，SNIA（全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)）成立了一個(gè)新的工作組并提出了SDXI（智能數(shù)據(jù)加速器接口）這一概念，為的就是提供一個(gè)可擴(kuò)展、虛擬化且前向兼容的內(nèi)存數(shù)據(jù)移動(dòng)與加速接口規(guī)范。 SDXI作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化方案，不僅要兼容DRAM、SCM、MMIO、CXL和Gen-Z這些不同的內(nèi)存，也要為CPU、GPU、FPGA、智能I/O等提供標(biāo)準(zhǔn)的加速器接口。如此一來，SDXI可以在不同的地址空間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)移動(dòng)，包括用戶地址空間和不同的虛擬機(jī)等。而且一旦連接建立，數(shù)據(jù)移動(dòng)再也不需要特權(quán)軟件作為中介。從戴爾在PCIe 3.0 FPGA上的原型測試上來安，改用SDXI可以實(shí)現(xiàn)超過memcpy兩倍以上的線性拷貝速度。

截至目前，不少內(nèi)存廠商和服務(wù)器廠商都已經(jīng)加入了對SDXI的貢獻(xiàn)行列中來，比如AMD、Arm、戴爾、HPE、IBM，以及美光、三星、SK海力士等。他們也在考慮在1.0標(biāo)準(zhǔn)之后，繼續(xù)從QoS、延遲、RAS上加以改進(jìn)，在實(shí)現(xiàn)未來版本前向與后向兼容的同時(shí)，一起推動(dòng)SDXI在CXL系統(tǒng)架構(gòu)中的普及。

小結(jié)

在ARM、RISC-V紛紛入局?jǐn)?shù)據(jù)中心，并推出百核、千核的CPU處理器后，更快的數(shù)據(jù)交換將成為一個(gè)必然的需求，未來的網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)技術(shù)也需要SDXI提供這樣的擴(kuò)展性。何況SDXI提供的不僅僅是加速，還是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化接口，在滿足數(shù)據(jù)移動(dòng)性能的同時(shí)，支持軟件愛你的重復(fù)利用和虛擬化。