EFI·UEFI에서 CXL 초기화 — CEDT 생성과 HDM Decoder 사전 설정

#한 줄 요약

“UEFI는 enumeration 결과를 ACPI 테이블로 커널에 인계합니다.” — *CEDT (CXL Early Discovery Table)*가 host bridge·memory window·interleave 규칙을 담고, HDM Decoder가 부팅 시점에 이미 프로그래밍되어 있어 커널이 깨어났을 때 즉시 메모리를 사용할 수 있습니다.

Ch 34에서 U-Boot의 PCIe enumeration과 CXL DVSEC scan을 봤습니다. 서버 환경에서는 EDK II 기반 UEFI가 비슷한 흐름에 ACPI 통합을 더해 훨씬 정교한 인계 절차를 거칩니다. 이 장은 UEFI에서 CXL 초기화가 어떻게 이루어지는지, 어떤 ACPI 테이블이 만들어지는지를 분해합니다.

#UEFI와 U-Boot의 차이

같은 enumeration 작업이지만 환경이 다릅니다.

서버 CXL 환경에서는 UEFI가 표준입니다.

#EDK II의 CXL 모듈

EDK II는 CXL 지원을 별도 DXE 드라이버 모듈로 제공합니다. 실제 모듈 이름은 EDK II 버전과 vendor fork마다 다르지만 역할 분류가 비슷합니다:

부팅 흐름에서 bus driver가 가장 먼저 동작해 디바이스 발견, 그 다음 memory driver가 HDM Decoder 프로그래밍, 마지막에 ACPI generator가 CEDT 생성. 실 모듈 이름은 MdeModulePkg·OEM platform fork를 참고합니다.

#CEDT 구조

*CEDT (CXL Early Discovery Table)*는 CXL의 ACPI table입니다. UEFI Spec과 CXL Spec 양쪽에 정의:

핵심은 CHBS·CFMWS 두 가지. CHBS가 어디에 host bridge가 있나, CFMWS가 어느 SPA range가 CXL에 매핑되어 있나를 알려 줍니다.

#CHBS — Host Bridge Structure

각 CXL host bridge마다 CHBS 항목:

호스트 커널이 CHBS를 보고 각 host bridge 위치를 압니다.

#CFMWS — Fixed Memory Window Structure

가장 중요한 항목. 어느 SPA range가 CXL용으로 예약되어 있나:

CFMWS가 여러 개면 각각 다른 메모리 영역·다른 interleave 정책입니다. 예를 들어:

• CFMWS 0: 직접 attach 256 GB, single host bridge
• CFMWS 1: pooling용 1 TB, 2-way interleave

#HDM Decoder 사전 프로그래밍

UEFI는 enumeration이 끝나면 HDM Decoder를 미리 프로그래밍해 둡니다.

이유:

1. 커널이 깨어났을 때 즉시 메모리를 system RAM으로 인식하게 함
2. SRAT·HMAT 통합이 부팅 시점에 완료
3. NUMA 노드 자동 등록

이를 Auto-Commit이라 부르며, firmware-managed 모드입니다. 커널 측이 commit 불필요.

대조적으로 user-managed 모드는 커널 부팅 후 cxl-cli로 commit. Hot-add·테스트에는 user-managed가 유리.

#SRAT와 HMAT 통합

CXL.mem 메모리는 별도 ACPI 테이블에도 등록됩니다.

핵심은 HMAT. UEFI가 CXL 디바이스의 latency·bandwidth를 HMAT에 미리 적어 두면 커널이 자동으로 memory tier를 분류. DAMON·NUMA balancing이 그 분류를 그대로 사용.

#Coherency Domain ID

CXL 3.0 fabric에서는 Coherency Domain ID가 필요합니다.

같은 coherency domain에 속한 디바이스는 cache coherency를 공유. 다른 domain은 별도 관리. UEFI는 CFMWS에 domain ID를 적어 host에 알려 줍니다.

1
Domain 0 (host A): CFMWS 0, CFMWS 1
2
Domain 1 (host A·B 공유): CFMWS 2
3
Domain 2 (host B): CFMWS 3

이 정보가 fabric 토폴로지 인식에 핵심.

#SPDM 인증 통합 (옵션)

Confidential Computing 환경에서는 UEFI가 부팅 시 디바이스 SPDM 인증도 진행:

보안 부팅과 attestation이 부팅 시점에 완료됩니다.

#QEMU + OVMF 검증

EDK II 기반 *OVMF (Open Virtual Machine Firmware)*에 CXL 코드가 들어 있어 QEMU에서 검증 가능:

1
# OVMF 빌드 시 CXL 옵션
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$ cd edk2
3
$ build -p OvmfPkg/OvmfPkgX64.dsc -t GCC -a X64 -b RELEASE \
4
    -D CXL_ENABLED=TRUE
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# QEMU에서 OVMF 사용
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$ qemu-system-x86_64 \
8
    -bios OVMF.fd \
9
    -machine q35,cxl=on \
10
    [CXL device options...]
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# Linux guest에서 CEDT 확인
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guest$ acpidump -b
14
guest$ iasl -d cedt.dat
15
guest$ cat cedt.dsl   # CHBS·CFMWS 내용 확인

OVMF의 CXL 코드가 실 BIOS와 동일한 path. 드라이버 통합 검증에 충분합니다.

#상용 BIOS의 CXL 구현

상용 BIOS는 EDK II base에 vendor-specific extension. 핵심 CEDT 생성·HDM 프로그래밍 코드는 공통.

#자주 하는 실수

#CEDT 누락 시 증상

1
[Linux kernel boot]
2
[    0.524] cxl_acpi: device 0000:5e:00.0 — CHBS not found in CEDT
3
[    0.525] cxl_acpi: skipping enumeration

BIOS의 CXL 활성화 옵션이 disabled거나 EDK II에 CXL 모듈이 안 들어간 경우. BIOS update가 답.

#CFMWS Restrictions 잘못 설정

1
CFMWS 0:
2
  Restrictions = 0x06 (Type 3 only + Volatile only)
3

4
[Persistent memory device를 이 window에 매핑 시도]
5
[    1.234] cxl_mem mem0: window restrictions mismatch — skip

Restrictions field가 디바이스 타입과 맞아야 mapping됩니다. Type 3 persistent를 volatile only window에 못 넣음.

#HDM Decoder Auto-Commit과 cxl-cli 충돌

1
$ cxl create-region -d decoder0.0 -t ram -s 128G
2
Error: decoder already committed by firmware

Firmware-managed mode에서는 user-managed 명령이 안 됩니다. BIOS에서 firmware vs user managed 선택 옵션이 보통 있음.

#Coherency Domain ID 누락 (CXL 3.0)

1
[CXL 3.0 fabric 환경]
2
[    2.345] cxl_acpi: domain ID missing — assuming single domain
3
[    2.346] cxl_acpi: fabric features disabled

CXL 2.0까지는 단일 domain 가정이지만 3.0 fabric은 domain ID 필수. OEM BIOS에 3.0 spec 준수 확인.

#SPDM 인증 실패가 silent

1
[BIOS SPDM 인증 실패 시]
2
- CEDT에서 해당 디바이스 항목 제거
3
- BIOS log에만 기록, 호스트 OS에 전달 안 됨

인증 실패한 디바이스가 그냥 안 보임. Confidential Computing 환경에서는 BIOS log 확인 필수.

#정리

• UEFI는 EDK II 기반 CXL 모듈들로 enumeration → HDM 프로그래밍 → ACPI 테이블 생성을 수행합니다.
• CEDT는 *CHBS (host bridge)·CFMWS (memory window)·CXIMS (interleave)*를 호스트에 전달.
• SRAT·HMAT·SLIT에도 CXL 정보가 통합되어 커널이 자동으로 NUMA 노드·tier 분류.
• Firmware-managed는 BIOS가 HDM commit, user-managed는 cxl-cli로 commit. 각 모드의 장단이 있음.
• Confidential Computing은 부팅 시 SPDM 인증도 UEFI가 진행. 인증 실패 디바이스는 CEDT에서 빠짐.
• QEMU + OVMF로 드라이버 통합 검증이 가능. 상용 BIOS는 EDK II + vendor extension.

#다음 편

Ch 36: 부트 시 메모리 토폴로지 결정에서는 DDR DIMM·HBM·CXL.mem·Persistent memory가 하나의 메모리 토폴로지로 통합 인식되는 흐름을 봅니다. Bootloader Internals 시리즈의 마무리입니다.

#관련 항목

• Ch 18: U-Boot의 EFI 호환 분석 — U-Boot의 EFI 인터페이스
• Ch 19: Linux Boot ABI — ARM/ARM64 커널 진입 규약 추적 — DTB·ACPI 인계
• Ch 34: U-Boot PCIe Enumeration
• Ch 36: 부트 시 메모리 토폴로지 결정 (다음 편)
• Embedded Security Ch 12: SPDM과 CMA 인증 흐름
• Modern Embedded Recipes Ch 150: QEMU CXL Type 3 디바이스 에뮬레이션