在沒有CXL技術(shù)支持的情況下，大集群數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)安全可能面臨風(fēng)險，由此可見CXL技術(shù)的重要性。為增進大家對CXL技術(shù)的認(rèn)識，本文將對CXL技術(shù)以及CXL技術(shù)的關(guān)鍵特征予以介紹。如果你對CXL技術(shù)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、什么是CXL？

所謂CXL，也就是Compute Express Link。作為一種開放標(biāo)準(zhǔn)的高速互聯(lián)協(xié)議，CXL的推出主要是要解決計算器件和內(nèi)存之間的互聯(lián)問題，旨在改善處理器與加速器、內(nèi)存擴展設(shè)備等之間的通信。

CXL的起源可追溯到數(shù)據(jù)中心和高性能計算領(lǐng)域?qū)Ω焖?、更高效互連技術(shù)的需求。過去，HDD磁盤和內(nèi)存之間差距很多，但隨著SSD、NVMe 設(shè)備的出現(xiàn)逐漸彌補了中間的鴻溝。然而即使采用了NVMe設(shè)備，其與內(nèi)存的差異仍然有10倍以上。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對于這一差異已經(jīng)不再敏感，原因是因為系統(tǒng)的瓶頸已經(jīng)來到了CPU側(cè)，因此這幾年所有人都在關(guān)注列存、向量化等技術(shù)來降低內(nèi)存使用。對于許多應(yīng)用而言，盡管NVMe的延遲已經(jīng)足夠滿足要求，但是吞吐依然是很明顯的瓶頸，因此并不能完全替代內(nèi)存，這其中模型訓(xùn)練、向量數(shù)據(jù)都是非常典型的場景。

CXL的出現(xiàn)很好地解決了這個問題，通過將設(shè)備掛載到PCIe總線上，CXL實現(xiàn)了設(shè)備到CPU之間的互聯(lián)，實現(xiàn)了存儲計算分離。CXL 還允許 CPU 以低延遲和高帶寬訪問連接設(shè)備上更大的內(nèi)存池，從而擴展內(nèi)存。這可以增加 AI/ML 應(yīng)用程序的內(nèi)存容量和性能。

CXL利用靈活的處理器端口，可以在 PCIe 或 CXL 模式下運行。這兩種設(shè)備類別均可在 PCIe5.0 中實現(xiàn) 32 GT/s 的數(shù)據(jù)速率，在 PCIe6.0 中實現(xiàn)高達(dá) 64 GT/s 的數(shù)據(jù)速率，為 AI/ML 應(yīng)用提供了額外的功能和優(yōu)勢。

二、CXL關(guān)鍵特征

CXL擁有以下三個關(guān)鍵特征：

1.統(tǒng)一的內(nèi)存模型：

CXL支持三種協(xié)議，分別是CXL.io、CXL.cache和CXL.memory。其中CXL.io主要用于傳統(tǒng)的I/O操作，與PCIe類似；CXL.cache和CXL.memory則提供了緩存一致性和內(nèi)存訪問能力，使得CPU與加速器或內(nèi)存擴展設(shè)備之間能夠共享和一致性地訪問內(nèi)存。這對于加速器（如GPU、FPGA）而言尤為重要，因為它們可以更有效地訪問系統(tǒng)內(nèi)存，而不必通過緩慢的I/O通道。

2.緩存一致性：

CXL允許處理器和外部設(shè)備（如加速器）共享相同的內(nèi)存空間，并保持緩存的一致性。這意味著數(shù)據(jù)在不同設(shè)備之間傳輸時不需要頻繁復(fù)制或同步，從而提高了性能。

3.高帶寬低延遲：

通過優(yōu)化的協(xié)議棧，CXL在維持高帶寬的同時還能提供低延遲的通信。這使得其在需要快速數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用中非常適合，如AI加速、數(shù)據(jù)分析等。相比于傳統(tǒng)的基于RDMA的分解內(nèi)存架構(gòu)，CXL可以實現(xiàn)納秒級的低延遲，相比于NVDIMM的非易失性內(nèi)存，其時延也低幾個數(shù)量級。

“與其他互聯(lián)協(xié)議不一樣，CXL的關(guān)鍵差異點就在于其硬件支持cache coherency?！庇⑻貭?a href="/tags/數(shù)據(jù)中心" target="_blank">數(shù)據(jù)中心和人工智能集團至強客戶解決方案事業(yè)部總經(jīng)理李亞東在介紹CXL時強調(diào)。也正是因為具備這樣的特性，CXL可以實現(xiàn)CPU與加速器或內(nèi)存擴展設(shè)備之間能夠共享和一致性地訪問內(nèi)存，真正實現(xiàn)機架級的分解內(nèi)存解耦架構(gòu)?！俺薈XL協(xié)議最初設(shè)想的用于CPU-GPU互相以cacheline顆粒度互相訪問對方內(nèi)存并可緩存，CXL還能很好地解決LLM時代內(nèi)存容量、成本、利用率等挑戰(zhàn)?！崩顏問|接著說。

據(jù)負(fù)責(zé)維護CXL標(biāo)準(zhǔn)的CXL聯(lián)盟介紹，如上圖所示，CXL有三種典型用例。知名分析機構(gòu)Yole更是樂觀預(yù)期，到 2028 年，CXL 市場總收入將增長到 150 億美元以上。其中，DRAM 將構(gòu)成 CXL 市場收入的大部分，到 2028 年市場收入將超過 120 億美元。除此以外，CXL 控制器和CXL交換機也將在市場中迅速發(fā)展。

有見及此，越來越多的廠商加入了CXL聯(lián)盟，以抓住這個由服務(wù)器和互聯(lián)新協(xié)議帶來的新機遇。

以上便是此次帶來的CXL相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對CXL已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!