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P2P DMAPeer-to-Peer Direct Memory Access技术是一种允许连接到PCIe总线上的不同设备之间直接进行数据交换的机制无需通过CPU和系统内存中转。这一特性极大地提升了数据传输效率减少了CPU负载并在特定场景下优化了系统性能。
P2P DMA的概念早在NVMe SSD和RDMA技术发展的初期就已出现。大约在2012年左右Stephen Bates等人在研究NVMe、RDMA及NVMe over fabrics时发现了对设备间直接DMA的需求。早期实现主要依赖于一些具备可暴露内存区域即现在的CMB - Controller Memory Buffer的设备来实验性地支持P2PDMA。
Host与存储设备数据移动优化的技术中控制器内存缓冲区Controller Memory BufferCMB是一个重要的概念。 自2014年以来CMB被纳入到NVMe 1.2标准中其目的是减少主机和设备之间的数据移动。CMB是控制器内部的一块专用内存通过PCIe总线访问。当CPU需要访问存储设备的数据时它可以通过内存读写事务层封装MRd或MRw直接访问CMB而不需要将整个数据块传输到主机内存。 由于主机CPU无法像访问DDR内存那样高效地访问CMB因此CMB通常被用作PCIe设备之间块数据传输的DMA直接内存访问缓冲区。这种方式减少了数据在主机和设备之间来回移动的次数从而提高了数据传输效率。尽管CMB提供了一种优化数据移动的方法但它仍然存在一些限制。例如由于主机CPU访问CMB的效率低于DDR内存且CMB的大小有限因此对于需要频繁、大量数据交换的应用场景CMB可能无法提供最佳的性能。
二、P2P DMA软硬件支持
随着时间的推移随着硬件技术的进步以及软件栈的支持如Linux内核从6.2版本开始提供用户空间对P2PDMA的支持该功能逐渐成熟并应用在更多领域例如NVIDIA GPUDirect Storage利用P2PDMA实现了GPU与NVMe命名空间之间的直接数据复制。
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