韓国、オープンソースのNVMeストレージコントローラーを開発、学術機関や非営利団体の経費削減に

韓国科学技術院（KAIST）の電気工学の専門家たちは、学術研究者が予算を急速に枯渇させることなく、より高速なストレージデバイスを開発できるようにするために、OpenExpressと呼ばれるNVMeコントローラテクノロジーをリリースしました。

NVMe（Non-Volatile Memory Express）は、PCI-E（Peripheral Component Interconnect-Express）インターフェースを介してソリッドステートドライブ（SSD）などのデバイスを接続するために使用される通信プロトコルです。ハードディスクドライブ（HDD）の接続に使用されるシリアルATアタッチメント（SATA）プロトコルの後継として、2011年にデビューしました。

KAIST によると、NVMe は超高速データ処理の標準プロトコルとなっているが、チップ内のライセンス可能な構成要素である NVMe ハードウェア IP コアに関連する知的財産コストが法外に高いため、学術研究者が十分に利用できる状態ではないという。

USENIX ATC '20で発表された論文の中で、KAISTの准教授であるMyoungsoo Jung氏は、研究者の間でNVMeデバイスの開発に使用できるオープンソースのハードウェアフレームワークに対するニーズがあると説明した。

「残念ながら、このようなNVMeハードウェアIPコアは、学術界からのアクセスや再設計が禁止されています」とJung氏は記している。「ハードウェアIPビジネスを行っているサードパーティベンダーはいくつか存在しますが、それらのIPコアは月額3万ドルから4万5千ドルと高額で、使い捨てのソースコードの価格も約10万ドルです。ハードウェアIPやアーキテクチャの変更にも制限があり、研究コミュニティでは認められていません。」

ここで、ハードウェア内の NVMe 制御ロジックを自動化し、カスタム デバイスの開発を可能にするハードウェア ソース コードで構成されたフレームワーク、OpenExpress の登場です。

Jung 氏とその同僚は、ストレージ バックエンド エミュレーション用の UltraScale チップ、PCIe Gen3 インターフェイス、および 4 つの 288 ピン DDR4 デュアル インライン メモリ モジュール (DIMM) を搭載した Xilinx FPGA ボードを使用して OpenExpress プロトタイプを開発しました。

「OpenExpressはピーク時に7GB/秒のアクセス帯域幅を提供します」と論文は主張しています。「また、当社の評価では、OpenExpressは平均で、市場で最も高速なNVMeデバイスの一つであるOptane SSDよりも76.3%優れたパフォーマンスを発揮することが示されています。」

しかし、Jung氏はプレゼンテーションのスライドの中で、OpenExpressが他の高速NVMeデバイスよりも高速であると主張しているわけではないことを強調しています。OpenExpressの価値は、ライセンス料に縛られないことであり、研究プロジェクトに十分な速度を実現することを目指しています。

「この研究の成果が世界に公開されたことで、これまで世界最大手の企業のみが独占的に使用できたコントローラーを、大学や研究機関が無料で使用できるようになります」とユン氏は声明で述べた。®