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Kaist发明先进的NVMe控制器技术,用于下一代信息存储设备

2020-09-15 15:49来源:中国存储网
导读:韩国科学技术院Kaist 研究人员为下一代信息存储设备提供了先进的NVMe控制器技术。

韩国科学技术院Kaist 研究人员为下一代信息存储设备提供了先进的NVMe控制器技术,并将这项名为“ OpenExpress”的技术免费提供给世界各地的所有大学和研究机构,以帮助降低相关领域的研究成本。

OpenExpress的原型板和平面图
(提供者:Kaist Myoungsoo Jung教授)

Kaist发明先进的NVMe控制器技术,用于下一代信息存储设备

NVMe是一种用于基于PCIe接口的高性能存储设备的通信协议。它已被开发来代替SATA协议,该协议被开发用于处理HDD上的数据,但在SSD中的性能不佳。

与使用磁性旋转磁盘的HDD不同,SSD使用半导体存储器,可以快速读取和写入数据。SSD还产生更少的热量和噪音,并且更紧凑,更轻便。

由于使用NVMe的SSD中的数据处理速度比使用SATA时快6倍,因此NVMe已成为用于高速和大容量数据处理的标准协议,目前已在许多基于闪存的信息存储设备中使用。

关于NVMe的研究在学术和行业层面上都在继续,但是,可访问性差是一个缺点。世界各地的主要信息和通信技术公司都在购买与硬件NVMe控制器相关的IP方面花费了天文成本,这对于使用NVMe是必不可少的。但是,这种IP没有公开披露,因此很难被大学和研究机构用于研究目的。

尽管少数美国硅谷初创公司提供部分自主开发的IP进行研究,但使用成本约为每月34,000美元。成本飞涨,因为购买的用于IP修改的一次性使用源代码的每个副本的成本约为84,000美元。

为了解决这些问题,由KAIST 电气工程学院的 Myoungsoo Jung教授领导的一组研究人员开发了下一代NVMe控制器技术,该技术以硬件自动化的形式实现了SSD的并行数据I / O处理。

研究人员在7月的2020 USENIX年度技术会议(USENIX ATC '20)上介绍了他们的工作,并将其作为名为OpenExpress的开放研究框架发布。

由Jung团队开发的NVMe控制器技术包括一系列基本硬件IP和关键的NVMe IP内核。为了检查其实际性能,该团队使用OpenExpress制作了NVMe硬件控制器原型,并设计了OpenExpress提供的所有逻辑以使其在高频下运行。

使用OpenExpress开发的现场可编程门阵列(FPGA)存储卡原型证明了每秒增加的I / O数据处理能力,支持高达7GB / s的带宽。这使其适用于超高速和大容量的下一代存储设备研究。

在比较设备上各种存储服务器负载的测试中,该团队的FPGA还显示出与英特尔新型高性能SSD(​​Optane SSD)相比,带宽提高了76%,输入/输出延迟降低了68%,这足以让许多研究人员研究采用未来的系统存储设备。根据用户需求,也可以合成硅器件,这有望进一步提高性能。

NVMe控制器技术可以根据OpenExpress开源最终用户协议自由使用和修改,以供所有大学和研究机构用于非商业用途。这对于研究下一代内存兼容的NVMe控制器和软件堆栈很有用。

Jung表示:“ 随着这项研究的成果向全世界公开,大学和研究机构现在可以免费使用以前仅适用于全球最大公司的控制器。” 他继续强调,“这是研究信息存储设备系统(如高速和大容量下一代存储器)的有意义的第一步。”

这项工作得到了专门从事下一代存储器开发和发行的公司MemRay的资助。

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关键词 :
NVMe
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