大咖来了：解码CXL存储器扩展设备（下）

作者：Kapil Sethi，三星半导体DRAM产品计划部高级经理

上篇中，我们认识了CXL三种不同的设备类型。今天，我们将探讨CXL的特点和优势，以及三星CXL存储器扩展器和开源CXL软件。

CXL的特点和优势

图：Type 3 CXL设备

CXL（Compute Express Link™）有一个重要特性，它可确保直接挂载的CPU（中央处理器）存储器与CXL设备上的存储器保持一致，使得主机和CXL设备可以无缝读取相同的数据。CXL主机有一个归属代理作为管理器，它使用CXL.io和CXL.mem事务来一致地访问挂载的存储器。

为什么这一点很重要？因为，这让CXL主机和CXL设备能够运行和处理共享的数据，并能确保在同一存储器位置读取相同副本的数据。归属代理不允许同时更改数据，所以每次（主机或挂载的设备）发起更改时，归属代理都会确保所有数据副本保持一致。

CXL的另一个重要特性是，允许通过CXL接口将各种类型（例如易失性、持久性等）的存储器挂载到主机，因此它与底层存储器技术无关。此外，CXL.mem事务支持按字节寻址，并且可像DDR（双倍数据率同步动态随机存储器）一样加载/存储事务。因此，挂载的CXL存储器如同最终应用原生挂载的DDR存储器。

CXL 2.0规范还支持交换和内存池。交换功能可实现存储器扩展，池化允许动态分配和释放存储器资源，从而提高整体系统效率。CXL完整性和数据加密定义了通过CXL链路传输数据时实现保密性、完整性和重放保护的机制。

图：使用Type 3 CXL存储器扩展设备，进行存储器容量扩展

过去，要提升系统的存储器容量和带宽，就必须增加原生CPU存储器通道的数量。但是，增加存储器通道数会增加CPU工程复杂性，并推高了成本。Type 3 CXL存储器扩展设备提供灵活而强大的方案，无需增加主CPU存储器通道的数量，即可扩展存储器容量和带宽。

三星CXL存储器扩展器和开源CXL软件

2021年5月，三星推出了全新的Type 3 CXL存储器扩展器原型。此原型存储器扩展设备已经在多个下一代服务器CPU平台成功通过验证。此外，CXL存储器扩展设备原型还在多个最终客户的服务器系统中，进行了实际应用和工作负载测试。

目前，三星正在测试一种新的Type 3 CXL DRAM存储器扩展设备，采用专用集成电路（ASIC）CXL控制器构建，将为CXL技术的商业化铺平道路。这一扩展设备采用EDSFF（E3.S）外形尺寸，适合下一代大容量企业级服务器和数据中心。

三星新推出的CXL存储器扩展设备模组，配备高达512GB的DDR5 DRAM存储器，可将服务器的存储器容量扩展到几十TB，同时还将存储器带宽扩大到每秒几TB。CXL存储器扩展设备使用x8 PCIe 5.0接口连接到CPU，每条通道的最大传输速率为32GT/s。

此外，三星还推出了开源CXL软件解决方案，即可扩展存储器开发套件（SMDK）。它包含了一系列软件工具和API（应用程序编程接口），支持存储器和CXL存储器扩展设备在异构存储器系统中无缝协作。借助SMDK，系统开发人员无需修改现有的应用环境，即可将CXL存储器轻松集成到高级系统中，从而加速CXL生态系统的普及。

三星CXL存储器扩展设备将于2022年第3季度进行早期评估，版本1.1 SMDK现已在GitHub平台开放。