OpenCAPI （开放相干加速器处理器接口）¶

OpenCAPI: Open Coherent Accelerator Processor Interface

OpenCAPI是处理器和加速器之间的一个接口，致力于达到低延迟和高带宽。该规范由 OpenCAPI Consortium 开发。

它允许加速器（可以是FPGA、ASIC等）使用虚拟地址连贯地访问主机内存。一个OpenCAPI 设备也可以托管它自己的内存，并可以由主机访问。

OpenCAPI在Linux中称为“ocxl”，它作为“cxl”（用于powerpc的IBM CAPI接口的驱动）的开放、处理器无关的演进，这么命名是为了避免与ISDN CAPI子系统相混淆。

高层视角¶

OpenCAPI定义了一个在物理链路层上实现的数据链路层（TL）和传输层（TL）。任何实现DL和TL的处理器或者设备都可以开始共享内存。

+-----------+                         +-------------+
|           |                         |             |
|           |                         | Accelerated |
| Processor |                         |  Function   |
|           |  +--------+             |    Unit     |  +--------+
|           |--| Memory |             |    (AFU)    |--| Memory |
|           |  +--------+             |             |  +--------+
+-----------+                         +-------------+
     |                                       |
+-----------+                         +-------------+
|    TL     |                         |    TLX      |
+-----------+                         +-------------+
     |                                       |
+-----------+                         +-------------+
|    DL     |                         |    DLX      |
+-----------+                         +-------------+
     |                                       |
     |                   PHY                 |
     +---------------------------------------+

Processor：处理器
Memory：内存
Accelerated Function Unit：加速功能单元

设备发现¶

OpenCAPI依赖一个在设备上实现的与PCI类似的配置空间。因此主机可以通过查询配置空间来发现AFU。

OpenCAPI设备在Linux中被当作类PCI设备（有一些注意事项）。固件需要对硬件进行抽象，就好像它是一个PCI链路。许多已有的PCI架构被重用：在模拟标准PCI时，设备被扫描并且BAR（基址寄存器）被分配。像“lspci”的命令因此可以被用于查看哪些设备可用。

配置空间定义了可以在物理适配器上可以被找到的AFU，比如它的名字、支持多少内存上下文、内存映射IO（MMIO）区域的大小等。

MMIO¶

OpenCAPI为每个AFU定义了两个MMIO区域：

全局MMIO区域，保存和整个AFU相关的寄存器。
每个进程的MMIO区域，对于每个上下文固定大小。

AFU中断¶

OpenCAPI拥有AFU向主机进程发送中断的可能性。它通过定义在传输层的“intrp_req” 来完成，指定一个定义中断的64位对象句柄。

驱动允许一个进程分配中断并获取可以传递给AFU的64位对象句柄。

字符设备¶

驱动为每个在物理设备上发现的AFU创建一个字符设备。一个物理设备可能拥有多个功能，一个功能可以拥有多个AFU。不过编写这篇文档之时，只对导出一个AFU的设备测试过。

字符设备可以在 /dev/ocxl/ 中被找到，其命名为： /dev/ocxl/<AFU 名称>.<位置>.<索引>

<AFU 名称> 是一个最长20个字符的名称，和在AFU配置空间中找到的相同。 <位置>由驱动添加，可在系统有不止一个相同的OpenCAPI设备时帮助区分设备。 <索引>也是为了在少见情况下帮助区分AFU，即设备携带多个同样的AFU副本时。

Sysfs类¶

添加了代表AFU的ocxl类。查看/sys/class/ocxl。布局在 Documentation/ABI/testing/sysfs-class-ocxl 中描述。

用户API¶

打开¶

基于在配置空间中找到的AFU定义，AFU可能支持在多个内存上下文中工作，这种情况下相关的字符设备可以被不同进程多次打开。

ioctl¶

OCXL_IOCTL_ATTACH:

附加调用进程的内存上下文到AFU，以允许AFU访问其内存。

OCXL_IOCTL_IRQ_ALLOC:

分配AFU中断，返回标识符。

OCXL_IOCTL_IRQ_FREE:

释放之前分配的AFU中断。

OCXL_IOCTL_IRQ_SET_FD:

将一个事件文件描述符和AFU中断关联，因此用户进程可以在AFU发送中断时收到通知。

OCXL_IOCTL_GET_METADATA:

从卡中获取配置信息，比如内存映射IO区域的大小、AFU版本和当前上下文的进程地址空间ID（PASID）。

OCXL_IOCTL_ENABLE_P9_WAIT:

允许AFU唤醒执行“等待”的用户空间进程。返回信息给用户空间，允许其配置AFU。注意这只在POWER9上可用。

OCXL_IOCTL_GET_FEATURES:

报告用户空间可用的影响OpenCAPI的CPU特性。

mmap¶

一个进程可以mmap每个进程的MMIO区域来和AFU交互。