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【西数】用下一代Memory Fabric提振内存发展

存储
2022-11-14
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更新：2022-11-14 22:35:42

下一代云计算需求正迫使数据中心架构师考虑新的 IT 创新。面对机器学习、视频转码和计算存储等应用程序的大规模增长，主内存的最大可用大小受到限制。以内存为中心的颠覆性新架构可能会改变未来的存储架构。

## **当前的内存架构**

当前，主内存由中央处理单元 (CPU) 控制，这已超过 50 年。因此，系统架构需要符合其接口。这有效地固化了任何实际系统中的内存与计算的比率，这是扩展许多以内存为中心的应用程序的障碍。为了扩展以支持数据密集型应用程序，您必须不断购买更多处理器以满足内存需求。

有各种尝试来规避这个限制，但它们都有缺点。例如，使用远程直接内存访问 (RDMA) 架构需要软件来管理非易失性存储器进出主存储器的bit数据的移动，以及更多的软件来同步远程副本——换句话说，提供程序的一致性。

同样地，一些新的有前途的技术即将出现，使架构师能够重新思考以内存为中心的计算。这些包括：

1、 **更高密度、字节可寻址的非易失性存储器的出现**。这些正在迅速成为动态随机存取存储器 (DRAM) 的成本竞争力。这些新的内存可能成为一种新型的主内存。

2、 **编程语言 P4 的进步及其在可编程以太网交换机中的应用**。这种新级别的灵活性允许架构使用低成本以太网硬件来实现高性能内存结构。

3、 **对开放硬件的接受正在释放新的处理器微架构，例如 TileLink**。多个 CPU 共享高速缓存和主内存所需的许多总线和消息传递现在都是开放的。

基于这三种技术的新方法正在使以内存为中心的结构架构成为可能。

## **进入共享主内存的高速缓存一致性Memory Fabric**

作为RISC-V生态系统的积极参与者，西部数据于 2019 年推出了 OmniXtend™。OmniXtend 通过以太网结构（Ethernet fabric）提供高速缓存一致性内存。这种以内存为中心的系统架构是第一个提供开放标准接口的高速缓存一致性内存技术，用于跨各种处理器、FPGA、GPU、机器学习加速器和其他组件进行内存访问和数据共享。它是一种开放式解决方案，可有效地将持久内存连接到处理器，并为连接计算、存储、内存和 I/O 组件的未来高级fabric提供潜在支持。

通过使用 OmniXtend，系统设计人员可以利用以内存为中心的架构的诸多优势。异构系统都可以驻留在同一个内存域中，并以一致的方式共享内存。这种新的开放式方法使组件能够通过以太网交换机共享一个内存池。

<center>图 1：组件通过以太网交换机共享一个内存池
</center>

OmniXtend 的动机是希望从 CPU 中解开主存储器的束缚，并解决 RISC-V 生态系统对通用横向扩展协议的迫切需求。鉴于 P4 以太网交换机的数据平面可编程性的新水平，它是用于传输缓存一致性消息的逻辑介质。OmniXtend 使用现代以太网交换机的可编程性，使处理器的缓存能够直接通过以太网结构交换相干消息。对计算和存储系统进行彻底的重新架构（re-architect）现在可以充分利用这些新技术，并能够在未来继续扩展。

## **扩展生态系统**

OmniXtend 正在被称为接口、处理器和系统通用硬件 (CHIPS) 联盟的开源硬件组进一步开发。这个开放的组织正在开发供所有人使用的技术实现和开放标准。支持 OmniXtend 的以太网交换机的可编程性允许对相关域或协议进行任何所需的修改，以便立即在现场部署，而无需新的系统软件或新的专用集成电路 (ASIC)。OmniXtend 将加速数据中心架构、专用计算加速和 CPU 微架构的创新。

> 作者：techtarget
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> 链接：https://www.techtarget.com/searchstorage/optimizingdatainfrastructure/Shaking-Up-Memory-with-Next-Generation-Memory-Fabric

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