정명수 KAIST 연구팀, 하드웨어 NVMe 컨트롤러 IP 'OpenExpress' 개발
인텔보다 76% 높은 대역폭·68% 낮은 입출력 지연시간
KAIST(총장 신성철)는 정명수 전기및전자공학부 교수 연구팀이 SSD의 데이터 병렬 입출력 처리를 순수 하드웨어로 구현한 차세대 NVMe 컨트롤러 'OpenExpress'를 개발했다고 4일 밝혔다.
전 세계 기업들은 NVMe 사용에 필요한 NVMe 컨트롤러 관련 지식 재산권 확보에 열을 가하고 있지만, 해당 지식 재산권은 외부에 공개되지 않아 연구에 활용되기는 어렵다. 미국 실리콘밸리의 소수 기업이 자체 개발한 지식 재산권은 일부 공개되고 있지만 한 달에 약 4000만원의 이용료를 내야 하고, 수정하기 위해서는 복사본 당 약 1억원을 지급해야 하는 등 어려움이 많다.
정 교수 연구팀은 자유롭게 수정이 가능한 하드웨어 NVMe 컨트롤러 지식재산권인 'OpenExpress'를 개발하고 이를 무상으로 공개했다. 해당 컨트롤러는 수십 개 이상의 하드웨어 기본 지식재산권과 핵심 NVMe 지식재산권 코어로 구성돼 있다.
연구팀은 성능평가를 위해 OpenExpress를 이용한 NVMe 하드웨어 컨트롤러를 시제품 FPGA 스토리지 카드를 제작했다. 이는 최대 7GB/s의 대역폭을 지원하기 때문에 초고속 차세대 메모리 등의 연구에 적합하며, 다양한 스토리지 서버 작업 부하를 비교한 테스트에서도 인텔의 고성능 저장장치보다 76% 높은 대역폭과 68% 낮은 입출력 지연시간을 보였다.
정 교수팀이 개발한 해당 컨트롤러는 비영리 대학·연구소라면 OpenExpress 공개 소스 규약 내에서 자유로운 사용과 함께 수정사용도 가능하다.
정명수 교수는 "이번 연구성과를 공개했기 때문에 기존 SSD 기술을 이끄는 몇몇 세계 최고 기업들만이 갖고 있던 컨트롤러를 대학과 연구소에서도 이젠 무상 사용이 가능하다"면서 "초고속 차세대 메모리 등 저장장치 시스템의 연구를 위한 초석을 다졌다는 점에서 의미가 있다"고 강조했다.
차세대 메모리 개발 업체인 '멤레이(MemRay)'의 지원을 받아 진행된 이번 연구는 지난달 18일 열린 시스템 분야 최우수 학술대회 'The USENIX Annual Technical Conference (ATC), 2020'에서 발표됐다. 아시아권 단일저자가 작성한 논문이 USENIX ATC 학술대회에 채택된 것은 해당 학술대회 창립 이후 27년 만에 처음이다. 해당 연구에 관한 자세한 내용은 웹사이트에서 확인할 수 있다. (논문명: OpenExpress: Fully Hardware Automated Open Research Framework for Future Fast NVMe Devices)
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