原標題：SNIA規(guī)范獲取在CXL環(huán)境中移動的數(shù)據(jù)

　　SDXI 規(guī)范是內(nèi)存到內(nèi)存數(shù)據(jù)移動器和加速接口的標準。

　　計算高速鏈路 (CXL) 規(guī)范可以說是半導體行業(yè)中成熟最快的接口之一。它的廣泛支持意味著許多供應(yīng)商將產(chǎn)品設(shè)計為 構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會 (SNIA) 是最新推出的，以幫助進一步改善數(shù)據(jù)移動。

　　11月28日，SNIA推出了 智能數(shù)據(jù)加速器接口 (SDXI) 規(guī)范.與 CXL 類似，SDXI 規(guī)范優(yōu)先考慮高效的數(shù)據(jù)移動;具體來說，SDXI是存儲器到存儲器數(shù)據(jù)移動器和加速接口的標準。該規(guī)范的起源可追溯到 2020 年 9 月，當時 SNIA 技術(shù)工作組 (TWG) 著手實現(xiàn)直接內(nèi)存訪問 (DMA) 數(shù)據(jù)移動器設(shè)備的概念并解決常見的限制。

　　DMA 的作用是卸載基于軟件的復制循環(huán)，以釋放 CPU 執(zhí)行周期。盡管這個概念是眾所周知的，但DMA的采用通常僅限于特定的特權(quán)軟件和I/O用例，這些用例使用特定于設(shè)備的接口，這些接口不向前兼容。這些限制意味著用戶模式應(yīng)用程序在非虛擬化環(huán)境中使用很困難，在多租戶虛擬化環(huán)境中幾乎不可能。

　　DMA 數(shù)據(jù)移動器設(shè)備來卸載基于軟件的復制循環(huán)以釋放 CPU 執(zhí)行周期的概念并不新鮮，但采用主要限于特定的特權(quán)軟件和 I/O 用例，這些用例使用非常特定于設(shè)備的接口，這些接口不向前兼容。(來源：SNIA)

　　SDXI 可與 CXL 和異構(gòu)計算配合使用

　　SNIA開發(fā)了SDXI標準，以提供一個架構(gòu)接口來解決當前的DMA限制，SNIA TWG主席Shyam Iyer在SDXI平臺數(shù)據(jù)移動器的在線簡報中表示。除了克服DMA的現(xiàn)有限制外，SDXI還將支持異構(gòu)計算與 CXL，現(xiàn)已進入第三次迭代。

　　根據(jù)Iyer的說法，當今系統(tǒng)架構(gòu)的大多數(shù)需求都是從應(yīng)用程序級別開始的，計算需求通常由CPU解決。當計算發(fā)生時，數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，內(nèi)存與 CPU 共享一致性關(guān)系以提高性能。

　　“當應(yīng)用程序需要擴展時，它會向其添加更多線程，”他說。Iyer補充說，這意味著CPU上有更多的內(nèi)核，而每當數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中傳輸出來時，就會使用I / O設(shè)備，并優(yōu)化以解決延遲和帶寬問題?！斑@是一個運行良好的系統(tǒng)架構(gòu)，但最近，我們看到對應(yīng)用程序的需求增加，這意味著典型的計算架構(gòu)正在發(fā)展。

　　Iyer解釋說，當今的典型架構(gòu)具有CPU和特定于應(yīng)用的標準部件，包括驅(qū)動器，網(wǎng)絡(luò)接口控制器和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，所有這些都試圖提高應(yīng)用性能以及許多存儲器類型?；旌鲜褂面溌泛徒Y(jié)構(gòu)，例如 CXL，一切都可以連接?！斑@意味著內(nèi)存類型通過這些類型的鏈接和結(jié)構(gòu)真正民主化，應(yīng)用程序可以利用所有這些，”他說?！暗鼈円灿邢嗤脑O(shè)計限制，無論是延遲、帶寬、一致性還是控制。

　　一切都與數(shù)據(jù)移動有關(guān)

　　在基本層面上，CXL 就是將數(shù)據(jù)輕松移動到可用的最佳資源(包括內(nèi)存或存儲)，部分原因是減少數(shù)據(jù)必須傳輸?shù)木嚯x。它作為標準迅速獲得了動力，最近成立了 CXL 聯(lián)盟 已發(fā)布 3.0 版 在八月的閃存峰會上。CXL 財團還收購了 Z世代聯(lián)盟的知識產(chǎn)權(quán)，具有類似特征的規(guī)范。OpenCAPI資產(chǎn)也被納入CXL聯(lián)盟，以推進標準。

　　CXL 聯(lián)盟貢獻者和 AMD 的 CXL 系統(tǒng)架構(gòu)師 Rita Gupta 表示，CXL 規(guī)范經(jīng)歷了業(yè)界非常積極的參與，“誰是誰”參與了該聯(lián)盟?！癈XL 正在成為相干 I/O 標準的行業(yè)焦點?！?/span>

　　Gupta表示，與DMA的努力一樣，I/O一致性也有適當?shù)膰L試，但過去幾年的趨勢不僅反映了對數(shù)據(jù)處理和計算的需求增加，而且還反映了對異構(gòu)計算的需求。這種需求意味著將不同類型的內(nèi)存和設(shè)備連接在一起并一起執(zhí)行?！八羞@些都意味著您需要越來越多的內(nèi)存容量和帶寬。

　　CXL 是第一個全面解決 I/O 互連問題的開放標準。作為處理器的高速緩存相干互連標準，CXL 利用 PCIe 基礎(chǔ)設(shè)施 混合搭配三種協(xié)議：CXL.io、CXL.cache 和 CXL.memory。

　　“這是一個低延遲標準，”古普塔說?！叭绻憧匆幌翪XL.memory和CXL.cash訪問，它們的目標是接近CPU延遲的地方。她補充說，CXL還提供了不對稱的復雜性，以便減輕設(shè)備實現(xiàn)的維護一致性的負擔。

　　混合和匹配三種 CXL 協(xié)議允許許多不同的用例。Gupta說，例如，您可以將具有 CXL.io 和CXL.memory接口的設(shè)備視為CXL內(nèi)存緩沖區(qū)，而使用所有三種協(xié)議的設(shè)備可以由主機管理其內(nèi)存。

　　CXL 的第一次迭代引入了三種類型的設(shè)備，主要功能是點對點連接，而版本 2.0 增加了扇出、交換和內(nèi)存池。在 CXL 3.0 中，重點轉(zhuǎn)移到了可擴展性上。“如果你看看CXL規(guī)范的進展，它不僅僅是關(guān)注我們今天面臨的計算行業(yè)的問題，而是著眼于未來的問題，”Gupta說。

　　Gupta指出，由于CXL是一個與媒體無關(guān)的接口，因此可以在系統(tǒng)中添加低成本的存儲器，以降低其總體擁有成本(TCO)。這是因為內(nèi)存分層使“熱”數(shù)據(jù)可以放置在較快的內(nèi)存中，而“冷”數(shù)據(jù)可以放置在較慢的層中?！斑@就是數(shù)據(jù)時刻變得極其關(guān)鍵的地方。

　　Gupta解釋說，通過這種使用模式，可以將容量和帶寬添加到系統(tǒng)中，同時降低其TCO，并且多個主機可以訪問一個內(nèi)存位置，并通過 CXL 協(xié)議.“這些使用模型旨在減少內(nèi)存擱淺，因為如果你看看非常昂貴的內(nèi)存資源，它們在不同的系統(tǒng)中得到了有效的利用，”她說?！斑@種資源分解有助于提高數(shù)據(jù)使用效率。

　　CXL 的流動性通過 SDXI 加速

　　前進到 異構(gòu)計算，數(shù)據(jù)移動變得越來越重要，Gupta說。“CXL 實現(xiàn)的是一個非常流暢和靈活的內(nèi)存模型?！?/span>

　　不同的內(nèi)存類型、擴展器和加速器都可以作為資源使用，但至關(guān)重要的是，在所有內(nèi)存中數(shù)據(jù)移動都盡可能高效。

　　Iyer說，今天的數(shù)據(jù)移動通常是一個基于軟件的內(nèi)存副本，它使用穩(wěn)定的指令集架構(gòu) - 應(yīng)用程序可以輕松使用的標準，因為它很熟悉。然而，根據(jù)Iyer的說法，應(yīng)用程序性能會下降，因為計算機被用來執(zhí)行數(shù)據(jù)復制。與此同時，現(xiàn)有DMA的問題在于它們都是特定于供應(yīng)商的?！霸谶@些DMA引擎的幫助下，用戶級軟件沒有標準化的訪問。

　　這就是SDXI變得至關(guān)重要 - “X”代表加速器。Iyer表示，SNIA提出的標準是內(nèi)存到內(nèi)存的數(shù)據(jù)移動接口，該接口可擴展，向前兼容且獨立于I / O互連技術(shù)?！癝DXI 接口實現(xiàn)可以存在于不同的外形規(guī)格上。

　　例如，它可以以集成方式在CPU上實現(xiàn)，也可以在GPU或FPGA等離散芯片甚至智能I / O設(shè)備中實現(xiàn)，而該設(shè)計消除了所有軟件上下文隔離層，以提高性能并實現(xiàn)應(yīng)用程序的直接用戶模式訪問，根據(jù)Iyer的說法。

　　基本的 SDXI 體系結(jié)構(gòu)由一些智能數(shù)據(jù)加速器組成，這些加速器枚舉為一個或多個 SDXI 函數(shù)。(來源：SNIA)

　　與 CXL 一樣，SDXI 針對不同類型的內(nèi)存。他說，通過擁有一個本質(zhì)上是架構(gòu)的規(guī)范，你可以構(gòu)建利用相同接口的額外卸載。

　　在許多用例中，標準化 DMA(如 SDXI)很有價值，因為它允許應(yīng)用程序以描述符的形式指示工作項 — 數(shù)據(jù)復制可以在應(yīng)用程序可以自由執(zhí)行其他操作的同時完成，并在復制完成后收到通知。Iyer 指出，使用 SDXI 可以以不同的方式執(zhí)行的另一種情況是數(shù)據(jù)的存儲和檢索，這通常由多個內(nèi)存緩沖區(qū)副本完成，這些副本可能會降低性能——即使借助內(nèi)存架構(gòu)中的持久內(nèi)存區(qū)域也是如此。

　　Iyer說，SDXI大放異彩的第三種情況是，當兩臺機器想要將數(shù)據(jù)移動到彼此的地址空間時，這可以通過加速器進行優(yōu)化，該加速器可以安全可靠地從一臺來賓版本的機器上讀取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，旋轉(zhuǎn)它，然后將該數(shù)據(jù)緩沖區(qū)寫入第二個虛擬機?！斑@是兩全其美的。”

　　盡管SDXI提供了好處，但這是一項正在進行的工作，Iyer說。目前，SNIA的TWG正在探索如何在發(fā)出數(shù)據(jù)移動請求之前在多個地址空間之間建立連接，以及SDXI在CXL和異構(gòu)環(huán)境中更好地工作的不同方式。“它獨立于架構(gòu)，獨立于實現(xiàn)和互連，”他說。

　　本文最初發(fā)表于 電子電氣時報.

　　加里·希爾森 是一位自由撰稿人和編輯，為北美各地的印刷和像素出版物撰寫了數(shù)千字。他感興趣的領(lǐng)域包括軟件、企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、研究和教育、可持續(xù)交通和社區(qū)新聞。他的文章發(fā)表在Network Computing，InformationWeek，Computing Canada，Computer Dealer News，Toronto Business Times，Strategy Magazine和Ottawa Citizen上。