不要與人口學(xué)中的千禧世代搞混了，Gen-Z是一種語義存儲（memory-semantic）體系架構(gòu)，它已經(jīng)發(fā)展到了一定程度，需要更好地定義來適應(yīng)更大規(guī)模的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，例如在數(shù)據(jù)中心越來越受歡迎的成熟NVM Express和新興Compute Express Link（CXL）協(xié)議。

Gen-Z使用語義存儲通信，以最小開銷在不同組件的內(nèi)存之間傳送數(shù)據(jù)，它不僅使存儲器件互連，也使處理器和加速器互連，加速器可以減輕CPU的處理壓力，越來越受到存儲和人工智能等應(yīng)用的青睞。Gen-Z在資源供應(yīng)和共享方面更靈活、響應(yīng)更快，當(dāng)應(yīng)用所需資源發(fā)生變化時，可以重新配置系統(tǒng)。

與許多體系架構(gòu)一樣，在支持和增強現(xiàn)有系統(tǒng)方面，Gen-Z會盡量使其達(dá)到平衡，同時還可以創(chuàng)建新的體系架構(gòu)。Gen-Z架構(gòu)強調(diào)要弄清誰在做什么。研究機構(gòu)Coughlin and Associates的總裁Thomas Coughlin說：“這個問題令人困擾，很多事情他們可能都在做重復(fù)工作，如果能互通有無，搞清誰在做什么和如何做，并且一起去做，那就太好了。”

Gen-Z之所以能成為主流，一個重要原因就是可以支持不同類型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的互操作性，其他體系架構(gòu)（如CXL）的支持者也認(rèn)同協(xié)作的重要性。

“人們采用不同的方式創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)及包含各種要素（如聯(lián)網(wǎng)、存儲和計算，以及加速器）的架構(gòu)，我們認(rèn)為所有這些方式之間的關(guān)系都需要討論清楚。”Coughlin說，“如何使所有這一切協(xié)同工作？如何創(chuàng)建最佳的網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)，使它們盡可能以有效的方式在本地和遠(yuǎn)程工作？對NVMe over Fabric與Gen-Z進(jìn)行區(qū)分只是其中的一個例子。”

圖1：Gen-Z架構(gòu)的開發(fā)重點是通過下一代器件（如持久性內(nèi)存）的透明集成實現(xiàn)持續(xù)的性能提升，并通過組合式存儲器和加速器來充分利用DRAM。（圖片來源：Gen-Z聯(lián)盟）

Gen-Z聯(lián)盟聲稱，Gen-Z本身的主要技術(shù)優(yōu)勢是能夠?qū)RAM和非易失性存儲器及未來的持久性存儲技術(shù)結(jié)合起來，它還使用一種高帶寬、低延遲和高效的協(xié)議來簡化軟硬件設(shè)計，降低了解決方案的成本和復(fù)雜性。與任何新的體系架構(gòu)一樣，Gen-Z的目標(biāo)是在不降低系統(tǒng)性能的情況下可以靈活擴(kuò)展，同時保持設(shè)計兼容性，以集成到現(xiàn)有平臺并與任何必需的軟件兼容。

“為實現(xiàn)這一架構(gòu)，大家必須合作，因此Gen-Z聯(lián)盟與OpenFabrics聯(lián)盟（OFA）簽署了合作意向書（MOU）。”Gen-Z聯(lián)盟主席Paul Grun表示，合作對雙方都有利。Gen-Z需要在整個架構(gòu)拓?fù)渖蠈崿F(xiàn)類似存儲的語義，幫助Gen-Z實現(xiàn)分布式存儲架構(gòu)；OFA的目標(biāo)則是加速OFA的發(fā)展并推進(jìn)新結(jié)構(gòu)的采用，以形成良好的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)。“很明顯，Gen-Z是下一代架構(gòu)。”他接著說，但OFA不是標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)，而是開發(fā)者。“我們?yōu)樗麄兲峁┧璧能浖砑铀偌軜?gòu)的開發(fā)和采用。”

架構(gòu)所采用的先進(jìn)軟件可以是任何適合當(dāng)前和未來高性能計算、云服務(wù)和企業(yè)級數(shù)據(jù)中心的API及相關(guān)軟件，在需要高效聯(lián)網(wǎng)、超低延遲、更快的存儲連接、可擴(kuò)展并行計算和云服務(wù)的場景中使用。Grun說，OFA與具體的架構(gòu)和供應(yīng)商無關(guān)，它主要關(guān)注作為OpenFabrics接口（OFI）一部分的用戶模式API（稱為libfabricAPI），并對需要公共管理框架的組合式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。

Grun提到，最近宣布的合作意向書擬定，OFA將為Gen-Z提供libfabric程序，使支持libfabric的任何應(yīng)用或中間件都能輕松使用Gen-Z功能，OFA同時還將研究對libfabric API進(jìn)行增強的可能性。Gen-Z將是首個用于管理組合式網(wǎng)絡(luò)的解決方案，這一方案使用DMTF的Redfish標(biāo)準(zhǔn)，由管理框架、“抽象”的架構(gòu)管理器和特定架構(gòu)的插件組成。

圖2：Gen-Z可以集成到處理器中，而不會影響傳統(tǒng)的存儲控制器。例如，DDR存儲控制器仍將獨立為處理器的一部分地址空間提供服務(wù)，Gen-Z則將獨立為另一部分服務(wù)。（圖片來源：Gen-Z聯(lián)盟）

Bowman說，有一些器件，如存儲器、高速GPU等，在任何現(xiàn)有的架構(gòu)上都不能很好地工作，而是需要適合自己的高速率、低延遲安全架構(gòu)，Gen-Z則反映了這些器件對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的需求。他說：“我們發(fā)現(xiàn)DDR接口的引腳太多了，希望能夠?qū)崿F(xiàn)一些器件民主，避免所有事務(wù)都必須由主機CPU處理。”

Bowman說，作為一種語義存儲協(xié)議，Gen-Z可通過GPU、AI器件或FPGA等加速器（而非CPU）簡單地讀寫存儲空間并獲取信息，同時還可以訪問本地存儲器和Gen-Z上的存儲器。“這樣，不同的器件就可以共享內(nèi)存——內(nèi)存可以分配給器件，也可以由多個器件共享。”

Gen-Z聯(lián)盟稱Gen-Z架構(gòu)在連接器件和共享內(nèi)存時表現(xiàn)出極低的延遲，但是速率不如直連到內(nèi)存快。“從我們的一個演示可以看出，與Gen-Z連接的存儲器件延遲降低了5倍，可與一些最快的NVMe器件通信。”他說，目前有兩種方法連接到Gen-Z。一種方法是在端點設(shè)備中使用本機接口，另一種方法是采用直連到Gen-Z接口的FPGA。

當(dāng)然，Gen-Z不僅需要適應(yīng)OFA的發(fā)展，也要配合其他架構(gòu)（如剛起步的CXL和成熟的NVMe over Fabric）的進(jìn)步。但是正如Grun所指出的，由一家公司來開發(fā)其中任何一種架構(gòu)的成本都太高。如同不應(yīng)再將存儲器和聯(lián)網(wǎng)分開考慮，所有這些架構(gòu)也都需要關(guān)聯(lián)在一起。“我認(rèn)為它就像一張擁有很多重要織線的大掛毯。”
編輯：hfy