互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)，CXL正在走向勝利

在上世紀(jì)總線大戰(zhàn)之下，各大廠商為了自己的開放標(biāo)準(zhǔn)紛紛全力出擊，最終只留下PCIe統(tǒng)治著服務(wù)器市場(chǎng)。而在高性能計(jì)算對(duì)延遲、帶寬要求越來越高的情況下，互聯(lián)技術(shù)同樣開展了類似的大戰(zhàn)。CXL、CAPI（OpenCAPI）、CCIX、Gen-Z、AMD的Infinity Fabric與英偉達(dá)的NV Link等技術(shù)百花齊放，既有開放標(biāo)準(zhǔn)，也有專用標(biāo)準(zhǔn)。

這其中不少開放標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)也都有對(duì)應(yīng)的廠商在背后支持推動(dòng)，比如CXL由英特爾主導(dǎo)，CCIX由賽靈思主導(dǎo)，OpenCAPI由IBM主導(dǎo)，Gen-Z由慧與主導(dǎo)。但這種分割的局面自然不是服務(wù)器市場(chǎng)內(nèi)其他廠商想要看到的，他們希望能統(tǒng)一起來，為混合計(jì)算架構(gòu)提供通用的互聯(lián)方案，而不是一味地提供多種標(biāo)準(zhǔn)支持。好在這種局面似乎離我們不遠(yuǎn)了，從各種趨勢(shì)來看，CXL正在走向最終的勝利。

從“言和”到“吞并”

CXL作為開放的行業(yè)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，其作用是為主處理器與其他設(shè)備之間提供高帶寬低延遲的連接，比如加速器、內(nèi)存擴(kuò)展和其他智能I/O設(shè)備。CXL誕生的時(shí)間其實(shí)并不長(zhǎng)，離第一版規(guī)范的發(fā)布也才過去兩年而已，其聯(lián)盟創(chuàng)始成員包括阿里巴巴、華為、英特爾和微軟等企業(yè)。CXL誕生之際，CCIX、OpenCAPI和Gen-Z早就在耕耘服務(wù)器市場(chǎng)了，也利用這提前幾年的時(shí)間召集了不少聯(lián)盟成員，那么最晚面世的CXL又是如何殺出重圍的呢？

首先自然是來自聯(lián)盟成員的支持，尤其是當(dāng)前服務(wù)器CPU份額遙遙領(lǐng)先的霸主英特爾，像Gen-Z這樣的標(biāo)準(zhǔn)要想做CPU互聯(lián)，必須要CPU端的支持。但英特爾并未加入Gen-Z聯(lián)盟，更不用談支持了，GPU、加速器等產(chǎn)品想要在服務(wù)器市場(chǎng)繼續(xù)生存下去，加入英特爾推行的CXL陣營(yíng)成了一個(gè)理所當(dāng)然的選擇。

CXL 1.0與1.1用例 / CXL聯(lián)盟

其次，CXL的I/O基于PCIe 5.0，可以充分利用它在速度和帶寬上的優(yōu)勢(shì)。利用CXL，部分NIC等無本地內(nèi)存的加速器可以直接使用處理器的DDR內(nèi)存；而自帶DDR或HBM內(nèi)存的加速器，比如GPU、FPGA和ASIC設(shè)備等，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存互用，大大提高異構(gòu)工作下的性能。內(nèi)存擴(kuò)展之類的產(chǎn)品利用CXL不僅可以省去寶貴的DRAM插槽，還能一并提高內(nèi)存帶寬。

Gen-Z這樣的標(biāo)準(zhǔn)雖不愿意服輸，但在CXL如此強(qiáng)勢(shì)的崛起下，內(nèi)存廠商、IP廠商、處理器廠商和加速器廠商紛紛加入了CXL聯(lián)盟，甚至慧與也是CXL的創(chuàng)始成員。Gen-Z無奈之下也只能選擇“握手言和”。2020年，CXL聯(lián)盟與Gen-Z聯(lián)盟達(dá)成合作備忘錄，強(qiáng)調(diào)了兩者之間的合作共贏，CXL專注于一致的節(jié)點(diǎn)層級(jí)計(jì)算，也就是機(jī)架內(nèi)CPU、GPU和加速器之間的互聯(lián)，而Gen-Z負(fù)責(zé)支持機(jī)架之間的互聯(lián)。

而今年11月10日，Gen-Z聯(lián)盟與CXL聯(lián)盟正式發(fā)布公告，兩者簽署了一份意向書，在各方同意后，將把所有Gen-Z規(guī)范和資產(chǎn)轉(zhuǎn)移給CXL聯(lián)盟，雙方聯(lián)盟成員將專注于CXL這唯一的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，減少無意義的重復(fù)工作。如此一來，CXL基本正式“吞并”了Gen-Z，加上兩者之間互補(bǔ)的特性，CXL已經(jīng)確立了自己的領(lǐng)先地位。

來自廠商的支持

近幾個(gè)月內(nèi)，英特爾、AMD等大廠都相繼推出了自己的服務(wù)器產(chǎn)品，從他們的產(chǎn)品支持來看，我們也能看出傾向于哪種互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。作為CXL的主導(dǎo)者，英特爾自然不會(huì)減少對(duì)CXL的支持，其公布的Sapphire Rapids處理器將提供PCIe 5.0和CXL 1.1的支持；盡管剛發(fā)布的Milan-X并沒有CXL支持，但AMD也同時(shí)宣布下一代Epyc處理器Genoa將提供CXL支持。

Arm Neoverse路線圖 / Arm

Arm的Neoverse N2平臺(tái)已經(jīng)提供了對(duì)CCIX 2.0和CXL 2.0的支持，Arm也宣布下一代Poseidon平臺(tái)將支持下一代CCIX與CXL標(biāo)準(zhǔn)；SiFive不久前公布的Performance P550核心也將通過Chip2Chip-Link，支持外部CXL連接。

因此從處理器的支持來看，無論是x86、Arm還是RISC-V似乎都開始在往CXL布局。三星也在今年發(fā)布了首個(gè)支持CXL的DDR5內(nèi)存模組，消除了傳統(tǒng)DDR內(nèi)存通道數(shù)的限制，可將內(nèi)存擴(kuò)展至TB級(jí)的同時(shí)，還能極大降低由于緩存造成的系統(tǒng)延遲。

小結(jié)

CXL僅用了兩到三年的時(shí)間，就走完了其他標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)途跋涉的路，不過由于支持PCIe 5.0和CXL的服務(wù)器處理器普遍都在2022年面世，加速器和內(nèi)存廠商跟進(jìn)還需要一定的時(shí)間。而Gen-Z也并不會(huì)就此成為歷史，被并入CXL后，未來內(nèi)存從TB走向PB級(jí)，很有可能仍要用到Gen-Z所代表的互聯(lián)技術(shù)。