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
Sheffield2 天前
Docker的跨主机服务与其对应的优缺点
linux·网络协议·docker
YuMiao7 天前
gstatic连接问题导致Google Gemini / Studio页面乱码或图标缺失问题
服务器·网络协议
Jony_10 天前
高可用移动网络连接
网络协议
chilix10 天前
Linux 跨网段路由转发配置
网络协议
DianSan_ERP11 天前
电商API接口全链路监控:构建坚不可摧的线上运维防线
大数据·运维·网络·人工智能·git·servlet
呉師傅12 天前
火狐浏览器报错配置文件缺失如何解决#操作技巧#
运维·网络·windows·电脑
gihigo199812 天前
基于TCP协议实现视频采集与通信
网络协议·tcp/ip·音视频
2501_9462055212 天前
晶圆机器人双臂怎么选型?适配2-12寸晶圆的末端效应器有哪些?
服务器·网络·机器人
linux kernel12 天前
第七部分:高级IO
服务器·网络
数字护盾(和中)12 天前
BAS+ATT&CK:企业主动防御的黄金组合
服务器·网络·数据库