浅析CXL P2P DMA加速数据传输拥堵问题的解决方案

接上文:CXL P2P DMA加速数据传输的拥堵问题

为了改善这个问题,CXL 3.0引入了Unordered-IO和Back Invalidate Snoop新机制,允许更直接和高效点对点数据传输,以减轻上游CXL通道的压力并减少延迟。

(1)Unordered-IO (UIO)

传统PCIe体系中,DMA传输通常是有序的,要求严格按照顺序完成,否则可能导致数据依赖性错误 。而Unordered-IO允许通过CXL Switch进行非顺序化的DMA传输,允许数据包在网络中以最有效的方式流动,无需严格遵循发送顺序。

Unordered-IO 是一种PCIe 6.0引入的新型的 TLP格式,主要用于点对点(Peer-to-Peer, P2P)DMA传输。从PCI-SIG官网消息来看,2023年4月10日对外正式发布。

这种特性使得CXL设备可以绕过传统瓶颈,直接通过Switch进行高效的数据交换,降低了延迟,提升了带宽利用率,特别适用于不需要顺序保证的场景。

(2)Back Invalidate Snoop

在CXL架构下,为了保持内存一致性,特别是对于共享CXL内存资源的情况,Back Invalidate Snoop 是一种CXL 3.0新引入的请求类型

当从属的CXL内存设备(如SSD或其他带有CXL.mem接口的存储设备)需要更新自身的内存缓存副本时,它可以发起Back Invalidate Snoop 请求,直接向Home Agent或者其他持有最新数据的设备请求更新一致性状态。

通过这种方式,CXL设备能够在不经过Root Complex的情况下自行发起并完成一致性状态的更新,有效地解除了对上游CXL通道的拥堵,同时降低了遍历延迟

这两个特性结合使用,不仅可以实现CXL设备间高效、低延迟的P2P通信,还能够确保在整个系统中保持内存数据的一致性,这对于构建大规模、分布式、高性能计算环境至关重要。

不过需要注意,在PCIe 6.0协议中,UIO writes是non-posted TLP ,这意味着与posted write相反,UIO写操作不会立即返回确认给发起方,而是等待实际写操作完成后才发出完成信号。由于这种异步性质增加了等待时间,UIO写操作可能会带来一定的性能损耗

在判断NVMe设备是否可以发起UIO DMA时,有三个关键条件必须满足:

  • DMA操作目标地址限定 :DMA操作必须明确指向位于同一个CXL switch peer上的地址。也就是说,数据传输的目标必须是直接相连并通过CXL Switch可达的设备

  • CXL Switch支持UIO P2P :所使用的CXL Switch底层结构必须支持UIO P2P路由功能。这意味着Switch能够识别和处理UIO格式的TLP,并允许其直接在不同设备间传递,而不必经过额外的中间跳转或绕行。

  • 目标CXL.mem设备支持Back Invalidate目标CXL内存设备(CXL.mem)必须具备Back Invalidate功能的支持。这是为了确保在进行U-IO DMA操作时,能够正确地同步内存一致性状态,即当数据发生更改时,相关的缓存条目可以在整个系统中得到及时无效化(invalidate),从而维护全局内存一致性。

PCIe/CXL扩展阅读:

小编每日撰文不易,如果您看完有所受益,欢迎点击文章底部左下角"关注 "并点击"分享 "、"在看",非常感谢!

精彩推荐:

相关推荐
ALex_zry8 小时前
C++网络编程心跳机制与连接保活:长连接稳定性保障
开发语言·网络·c++
@insist12310 小时前
网络工程师-信道容量计算与 PCM 编码:数据通信核心原理及软考考点解析
网络·网络工程师·pcm·软考·软件水平考试
桌面运维家11 小时前
VHD/VHDX 数据守护:BAT位图校验与修复
linux·服务器·网络
F1FJJ12 小时前
Shield CLI Postgres v0.3.10:当 142 张表挤在一张 ER 图里,我们做了什么
网络·vscode·网络协议·postgresql·开源软件
TechWayfarer12 小时前
高并发场景下的IP归属地查询架构:从20ms到0.5ms的优化实践
网络协议·tcp/ip·架构
Hello_Embed12 小时前
嵌入式上位机开发入门(四):TCP 编程 —— Client 端实现
网络·笔记·网络协议·tcp/ip·嵌入式
小雨青年12 小时前
鸿蒙 HarmonyOS 6 | Video 组件网络视频播放异常排查实战
网络·音视频·harmonyos
网硕互联的小客服13 小时前
CentOS系统如何卸载桌面并以shell 字符界面启动?
运维·服务器·网络·安全
电子科技圈15 小时前
Durin:Aliro标准赋能,打造无缝移动入户体验
人工智能·mcu·物联网·网络协议·智能家居·智能硬件·iot
攻城狮在此15 小时前
华三中小型企业二层组网配置案例一(单ISP+单链路)
网络·华为