CXL2.0来了！交换、持久内存、安全！

CXL是最受人瞩目的连接性标准之一，它是建立在PCIe物理基础之上的，可以用于处理比PCIe更多的功能。除了简单地充当从主机到设备的数据传输之外，CXL还支持另外三个功能，即IO、Cache和Memory。正如CXL 1.0和1.1标准中定义的那样，这三种方法构成了连接主机和设备的新方法的基础。新的CXL 2.0标准支持的功能更多。

CXL 2.0仍然构建在PCIe 5.0物理标准之上，这意味着在带宽或延迟方面没有任何更新，但增加了一些客户使用PCIe时非常需要的功能。CXL 2.0的核心还是CXL.io, CXL.cache和CXL.memory，解决如何处理以及在什么情况下处理数据的问题。但增加了切换功能，同时支持加密和持久内存。

CXL 2.0交换标准

PCIe交换机通常连接8通道或16通道的主机处理器，然后在下游支持更多通道以增加支持的设备数量。例如，一个标准PCIe交换机可能与CPU连接16个通道，但提供48个下行通道，以启用6个以x8连接的GPU。这是一个上游瓶颈，但对于依赖于GPU到GPU传输的工作负载，特别是在CPU通道有限的系统上，使用交换机是最好的方法。CXL 2.0现在支持交换标准。

现代PCIe交换机不仅仅是“添加通道”。如果其中一端设备发生故障(例如NVMe SSD)，那么交换机将确保系统仍然可以运行并禁用该通道，从而不会影响系统的其他部分。目前市场上的交换机也支持交换机到交换机的连接，允许系统向下游设备扩展。

在最近的交换机产品中，一个较大的更新是对多个上游主机的支持，这样，如果一个主机发生故障，下游设备仍然可以连接到另一个主机。结合交换机到交换机的连接，一个系统可以有一系列池化的主机和池化的设备。每台设备可以与池中的一台主机配合使用，也可以与多台主机配合使用。新标准提供CXL交换Fabric接口，允许最多16个主机同时使用一个下行CXL设备。在此基础上，服务质量(QoS)是标准的一部分，为了实现这一点，数据传输的标准packet/FLIT单元没有改变，只是使用了一些CXL 1.1未使用的位(这就是使用额外位的原因!)

CXL 2.0中没有出现的一个元素是多层交换机拓扑。目前标准和API只支持平面层。联盟成员(其中一些人已经创建了多层PCIe交换机结构)表示，这是启用交换机机制的第一个阶段，路线图将根据客户需求进行开发。

持久内存

在过去的几年里，企业计算领域的另一个进步是持久内存——它几乎和DRAM一样快，但存储数据的方式类似于NAND。这样的内存应该放在哪里一直是一个问题：是通过类似存储器的接口作为小的快速存储器，还是通过DRAM接口作为慢的高容量存储器。在 CXL.memory标准中，最初的CXL标准不直接支持持久内存，除非它已经连接了一个设备。然而，这一次，CXL 2.0启用了独特的PMEM支持，作为一系列资源池的一部分。

规范中内置了使软件能够处理PMEM支持的API，允许以“App Direct”模式作为单独的存储层或作为“Memory Direct”模式访问持久内存池，以扩展主机DRAM池。这里的目标更多地是用CXL联盟成员客户应用程序所需的任何方式进行分级存储管理，因此目标是尽可能多地支持标准，然后随着时间的推移改进那些获得支持的标准。

持久内存方面与英特尔的DC Persistent Memory Optane产品相似，使用方式也类似，只是这次通过CXL接口和CXL交换机直接支持，使池内存或存储在系统范围内可用，而不仅仅是单个主机（或通过PCIe接口连接到池）。除了这次通过CXL接口和CXL交换机提供直接支持，使内存池或存储在系统范围内可用。而不是单个主机(或通过PCIe接口连接到池)。

CXL 2.0安全性(可选)

最后一个特性更新是任何CXL链接的点对点安全性。通过使用内置在CXL控制器中的硬件加速，CXL 2.0标准现在支持任意对任意通信加密。这是一个可选的标准，如果它是内置的，可以选择启用或禁用。

至于启用安全控件后的延迟则取决于具体的用例。在应用场景中需要用户根据实际情况选择。

CXL 2.0和CXL路线图

CXL路线图的设计是为了满足市场的需求和趋势，同时仍然遵循联盟成员的客户要求。这意味着服务器分解或更多存储带宽的趋势导致了诸如交换和持久内存支持等功能。CXL致力于实现开放的行业标准，即使这些标准的范围超出了下一代CXL。

据称，目前没有偏离PCIe物理规范的计划——必须有强大的吸引力和强烈需要去构建另一个物理层拓扑，这也会打破向后兼容性（这显然是CXL的基石）。值的注意的是，所有CXL设备都希望具有PCIe回退，然而，PCIe模式中的一些关键特性可能会丢失，甚至对某些产品来说，可能会丢失所有关键特性。

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