Bootloader Internals · 35/37

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

2026년 6월 19일 · Hawk · 8분 읽기

embedded bootloader uefi edk2 cxl cedt acpi hdm-decoder

#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.

항목	U-Boot	UEFI
사용처	임베디드	서버·데스크탑
인계 방식	DTB (Device Tree)	ACPI tables
CXL 표준 통합	비교적 늦음	spec 발표 직후
HDM Decoder 처리	단순	CFMWS 기반 정교
Secure Boot 통합	옵션	표준
Hot-add 지원	제한적	spec

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:

역할	모듈 카테고리
CXL bus enumeration·DVSEC 검출	bus driver (PCI/CXL bus DXE)
CXL.mem device 초기화·HDM 프로그래밍	memory device driver DXE
CXL port·switch 처리	port driver DXE
CEDT ACPI table 생성	ACPI table generator
CXL host bridge 추상화	host bridge driver

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:

Subtable	Type	의미
Header	—	“CEDT” signature + revision
CHBS	0x00	CXL Host Bridge Structure
CFMWS	0x01	CXL Fixed Memory Window Structure
CXIMS	0x02	CXL XOR Interleave Math Structure
RDPAS	0x03	RCEC (Root Complex Event Collector) Downstream Port Association
CSDS	0x04	CXL System Description Structure

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:

Field	의미
Subtable Type	0x00 (CHBS)
UID	고유 식별자
CXL Version	0x0001 (1.1), 0x0002 (2.0)
Base	host bridge component register block 시작 주소
Length	register block 크기 (0x10000 = 64 KB 기본)

호스트 커널이 CHBS를 보고 각 host bridge 위치를 압니다.

#CFMWS — Fixed Memory Window Structure

가장 중요한 항목. 어느 SPA range가 CXL용으로 예약되어 있나:

Field	의미
Subtable Type	0x01 (CFMWS)
Window Size	window 크기 (예: 512 GB)
ENIW (Encoded Number of Interleave Ways)	interleave 방향 수
HBIG (Host Bridge Interleave Granularity)	256 B·512 B·…·16 KB
Restrictions	type 3 only / volatile only / persistent only 등
QTG ID	QoS Throttling Group
Window Base Address	시작 SPA
First Interleave Target List Index	매핑된 host bridge IDs

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:

커널이 깨어났을 때 즉시 메모리를 system RAM으로 인식하게 함
SRAT·HMAT 통합이 부팅 시점에 완료
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.

테이블	역할	CXL 영향
MADT	CPU·local APIC	변경 없음
SRAT	NUMA 노드 → CPU·memory affinity	CXL.mem 영역이 별도 노드로 등록
HMAT	memory tier (latency·bandwidth)	CXL.mem이 higher latency tier로 분류
SLIT	NUMA 노드 간 거리	CXL 노드 distance 50~80으로 등록
MCFG	PCIe config space	변경 없음

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

#SPDM 인증 통합 (옵션)

Confidential Computing 환경에서는 UEFI가 부팅 시 디바이스 SPDM 인증도 진행:

단계	동작
1	UEFI가 CXL 디바이스 enumerate
2	UEFI가 SPDM 인증 시도 (Ch 12 Security)
3	인증 성공 → CEDT에 active 표시 + IDE 활성화
4	인증 실패 → CEDT에 disabled 표시 또는 항목 제거

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
2
$ cd edk2
3
$ build -p OvmfPkg/OvmfPkgX64.dsc -t GCC -a X64 -b RELEASE \
4
    -D CXL_ENABLED=TRUE
5

6
# QEMU에서 OVMF 사용
7
$ qemu-system-x86_64 \
8
    -bios OVMF.fd \
9
    -machine q35,cxl=on \
10
    [CXL device options...]
11

12
# Linux guest에서 CEDT 확인
13
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

Vendor	BIOS	CXL 지원 시점
Intel	RBU·MEBx	Sapphire Rapids (CXL 1.1), Granite Rapids (CXL 2.0)
AMI	Aptio V	Genoa (CXL 2.0), Turin (CXL 3.0)
Insyde	H2O	various OEM 적용
Phoenix	SecureCore	일부 서버

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.

#SPDM 인증 실패가 silent

BIOS SPDM 인증이 실패하면 다음과 같이 처리됩니다.

CEDT에서 해당 디바이스 항목이 제거됩니다.
실패는 BIOS log에만 기록되고, 호스트 OS에는 전달되지 않습니다.

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.