CXL技术是什么？CXL技术有哪些关键特征？

在没有CXL技术支持的情况下，大集群数据中心的数据安全可能面临风险，由此可见CXL技术的重要性。为增进大家对CXL技术的认识，本文将对CXL技术以及CXL技术的关键特征予以介绍。如果你对CXL技术具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、什么是CXL？

所谓CXL，也就是Compute Express Link。作为一种开放标准的高速互联协议，CXL的推出主要是要解决计算器件和内存之间的互联问题，旨在改善处理器与加速器、内存扩展设备等之间的通信。

CXL的起源可追溯到数据中心和高性能计算领域对更快速、更高效互连技术的需求。过去，HDD磁盘和内存之间差距很多，但随着SSD、NVMe 设备的出现逐渐弥补了中间的鸿沟。然而即使采用了NVMe设备，其与内存的差异仍然有10倍以上。传统数据库对于这一差异已经不再敏感，原因是因为系统的瓶颈已经来到了CPU侧，因此这几年所有人都在关注列存、向量化等技术来降低内存使用。对于许多应用而言，尽管NVMe的延迟已经足够满足要求，但是吞吐依然是很明显的瓶颈，因此并不能完全替代内存，这其中模型训练、向量数据都是非常典型的场景。

CXL的出现很好地解决了这个问题，通过将设备挂载到PCIe总线上，CXL实现了设备到CPU之间的互联，实现了存储计算分离。CXL 还允许 CPU 以低延迟和高带宽访问连接设备上更大的内存池，从而扩展内存。这可以增加 AI/ML 应用程序的内存容量和性能。

CXL利用灵活的处理器端口，可以在 PCIe 或 CXL 模式下运行。这两种设备类别均可在 PCIe5.0 中实现 32 GT/s 的数据速率，在 PCIe6.0 中实现高达 64 GT/s 的数据速率，为 AI/ML 应用提供了额外的功能和优势。

二、CXL关键特征

CXL拥有以下三个关键特征：

1.统一的内存模型：

CXL支持三种协议，分别是CXL.io、CXL.cache和CXL.memory。其中CXL.io主要用于传统的I/O操作，与PCIe类似；CXL.cache和CXL.memory则提供了缓存一致性和内存访问能力，使得CPU与加速器或内存扩展设备之间能够共享和一致性地访问内存。这对于加速器（如GPU、FPGA）而言尤为重要，因为它们可以更有效地访问系统内存，而不必通过缓慢的I/O通道。

2.缓存一致性：

CXL允许处理器和外部设备（如加速器）共享相同的内存空间，并保持缓存的一致性。这意味着数据在不同设备之间传输时不需要频繁复制或同步，从而提高了性能。

3.高带宽低延迟：

通过优化的协议栈，CXL在维持高带宽的同时还能提供低延迟的通信。这使得其在需要快速数据交换的应用中非常适合，如AI加速、数据分析等。相比于传统的基于RDMA的分解内存架构，CXL可以实现纳秒级的低延迟，相比于NVDIMM的非易失性内存，其时延也低几个数量级。

“与其他互联协议不一样，CXL的关键差异点就在于其硬件支持cache coherency。”英特尔数据中心和人工智能集团至强客户解决方案事业部总经理李亚东在介绍CXL时强调。也正是因为具备这样的特性，CXL可以实现CPU与加速器或内存扩展设备之间能够共享和一致性地访问内存，真正实现机架级的分解内存解耦架构。“除了CXL协议最初设想的用于CPU-GPU互相以cacheline颗粒度互相访问对方内存并可缓存，CXL还能很好地解决LLM时代内存容量、成本、利用率等挑战。”李亚东接着说。

据负责维护CXL标准的CXL联盟介绍，如上图所示，CXL有三种典型用例。知名分析机构Yole更是乐观预期，到 2028 年，CXL 市场总收入将增长到 150 亿美元以上。其中，DRAM 将构成 CXL 市场收入的大部分，到 2028 年市场收入将超过 120 亿美元。除此以外，CXL 控制器和CXL交换机也将在市场中迅速发展。

有见及此，越来越多的厂商加入了CXL联盟，以抓住这个由服务器和互联新协议带来的新机遇。

以上便是此次带来的CXL相关内容，通过本文，希望大家对CXL已经具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!