Linux 7.2に「USB4STREAM」がマージ、ネットワーク設定なしで最大80Gbpsの直接データ転送が可能に

Linuxの次期バージョン「Linux 7.2」に、USB4またはThunderboltケーブルを介して2台のマシン間で生データを直接高速転送できる新プロトコル「USB4STREAM」がマージされた。ネットワーク設定やIPスタックを介さずに、最大40〜80Gbpsの帯域幅をUnixのキャラクターデバイスとして利用可能になる。これにより、初期起動環境でのディスクバックアップや低遅延なデータパイプラインの構築が大幅に簡素化される見込みだ。安定版カーネルは2026年8月下旬頃にリリースされるとみられている。

■ネットワーク不要で最大80Gbps of 高速転送を実現

2026年6月22日、Intelが開発した「USB4STREAM」プロトコルが、Linus Torvalds氏によってLinux 7.2カーネルツリーにマージされた。マージウィンドウのレビュー期間中、特に異論は出なかったという。これにより、USB4またはThunderboltポートを搭載し、Linux 7.2を実行している環境であれば、ネットワークインターフェースの設定やIPスタックの構築、既存アプリケーションの修正を行うことなく、マシン間で最大40〜80Gbpsの高速データストリーミングが可能になる。

この開発は、IntelのThunderboltメンテナであるMika Westerberg氏と同社のエンジニアAlan Borzeszkowski氏が主導した。両氏は2026年5月初旬に最初のUSB4STREAMパッチを公開レビューに送付しており、今回のマージによって開発サイクルが完了した。ドライバーは、サブシステムメンテナのGreg Kroah-Hartman氏が提出した広範なUSB/Thunderboltのプルリクエストの一部として、異論なく取り込まれている。

■既存の「Thunderboltネットワーク」との違い

USB4STREAMは、既存のThunderboltネットワークを高速化したものではない。Linuxカーネルには以前から「thunderbolt_net」ドライバーが組み込まれており、Thunderbolt接続を介して仮想イーサネットインターフェースを作成できた。しかし、この方法では40Gbpsの物理リンク上で実効スループットが約13〜14Gbpsにとどまり、IPアドレスの設定やネットワーク構成、ソフトウェアスタックによるフレームオーバーヘッドが発生していた。

これに対し、USB4STREAMは全く異なる抽象化を採用している。ネットワークインターフェースを作成する代わりに、「/dev/tbstreamX」というキャラクターデバイスを作成する。これはUnixのファイルライクなインターフェースであり、アプリケーションは標準の「open()」「read()」「write()」システムコールを使用して直接データを読み書きできる。つまり、IPアドレスもネットワーク設定も不要で、2台のマシンを1本のケーブルでつなぎ、1つのddコマンドを実行するだけでデータ転送が可能になる。

■Unixの哲学「すべてはファイルである」の応用

USB4STREAMがキャラクターデバイスとして公開されるため、シリアルポートやサウンドカードなどと同様に、すでに「read()」や「write()」システムコールを使用しているすべてのUnixアプリケーションが、修正なしでそのまま動作する。これは単なる利便性の向上ではなく、Unixの「すべてはファイルである（everything is a file）」という設計哲学を、40〜80Gbpsの物理インターコネクトに直接適用した結果である。

Westerberg氏は、アップストリームへの提出文書の中で、このプロトコルを「ネットワークスタックを経由せずにキャラクターデバイスを通じてデータを転送する方法。何らかの形でread(2)やwrite(2)をサポートしているアプリケーションであれば、変更なしでデバイスを利用できるはずだ」と説明している。

これにより、tar、gzip、dd、rsync、GStreamerなどのツールがそのまま利用可能になる。Westerberg氏が公開したドキュメントの例では、Thunderboltケーブル経由で「dd」コマンド1つを使ってNVMeディスクをバックアップする方法や、「tar | gzip」をデバイスにパイプしてディレクトリツリーを圧縮・展開する方法、さらにはGStreamerを使用してノートPCのウェブカメラ映像を接続されたデスクトップPCと共有する方法などが示されている。これらはすべて、ネットワークやSSH、追加のツールを一切使わずに実行できる。

■USB4トンネリングとConfigFSによる制御

USB4の基盤設計はトンネリングシステムであり、物理ケーブルは複数の独立した「パス（経路）」を伝送する。各パスはUSB4ファブリックのルーティングテーブル内にある「HopID」によって識別される。既存のパスはDisplayPortビデオ、PCIeトラフィック、USB 3.xデータを伝送しているが、USB4STREAMはこれらの確立されたトンネルと並んで、新しい生パケットパスを作成する。

接続のライフサイクルは、ロード可能モジュールとして提供される「thunderbolt_stream」カーネルモジュール（動作にはUSB4_CONFIGFSの有効化が必要）が管理する。データ転送を開始する前に、両方のマシンが「/sys/kernel/config/thunderbolt/stream/」にあるConfigFSインターフェースを介してストリームを設定する。各ストリームは名前付きチャネルであり、一方のマシンがUSB4 XDomainプロパティプロトコル（ホストの機能を接続先に通知する仕組み）を介してアクティブなストリームを宣言すると、もう一方のマシンは手動でHopIDを割り当てることなく、名前によって自動的にマッチングを行う。

また、複数のストリームを同時に実行することもサポートされている。上限はソフトウェアではなく、システム内のThunderboltコントローラーハードウェアが持つDMAリング数や利用可能なHopID数などのハードウェア制約に依存する。なお、単一のストリームで双方向のトラフィックをサポートしている。

■セットアップ手順と物理的な制約

USB4STREAMの実行にはConfigFSを介したセットアップが必要であり、これは手動で行う必要があるが、複雑なものではない。受信側のマシンがConfigFSツリーにディレクトリを作成してストリーム名を指定し、HopID設定ファイルに「-1」を書き込んで自動割り当てを要求する。送信側も同様の設定を行い、XDomainのハンドシェイクが完了すると、両方のホストに「/dev/tbstreamX」が出現してデータ転送が可能になる。この手順は自動化も可能である。Westerberg氏のドキュメントでは、初期起動環境（initramfs）においてネットワークやSSHデーモン、ネットワーク設定が不要であるため、ディスクバックアップが主要なユースケースとして挙げられている。

一方で、物理的な制約としてケーブルの長さが挙げられる。USB4のパッシブケーブルでは、信号の完全性を維持できるのは約0.5〜0.8メートルが限界である。アクティブケーブルを使用することで約2メートルまで延長できるが、これはUSB4STREAMの制限ではなく、Thunderbolt 3から引き継がれたUSB4規格自体の物理的な制約である。ワークステーション間のバックアップや産業用センサーのパイプラインを構築するエンジニアは、ラックやデスクの配置を考慮する必要がある。

■同時にマージされたその他の機能

USB4STREAMをカーネルにもたらした今回のUSB/Thunderboltプルリクエストには、他にもいくつかの改善が含まれている。Thunderbolt経由でのマルチディスプレイDisplayPortトンネル割り当ての改善や、AMDのPromontory 21チップセットxHCIコントローラー用の新しい温度監視ドライバーが追加された。特にこの温度監視ドライバーは、OpenAIのコーディングエージェントである「Codex GPT-5.5」によって一部開発されたものである点が注目されている。

■LinuxにおけるThunderboltサポートの歩み

Linuxは、2020年初頭にリリースされたカーネル5.6で基本的なUSB4デバイスのサポートを導入して以来、Thunderboltハードウェアをサポートしてきた。それ以降の開発サイクルごとに、ハードウェアがソフトウェアで実行できる機能が拡張されてきた。USB4STREAMは、USB4およびThunderboltハードウェアが物理的に備えている能力と、Linuxのソフトウェアエコシステムが開発者に提供する機能とのギャップを埋める最新の例である。

USB4STREAMは、既存のLinux用Thunderboltネットワークドライバーを廃止にするものではない。Thunderboltネットワークは標準的なTCP/IPツールで使用できる従来のネットワークインターフェースを提供するのに対し、USB4STREAMは既存のすべてのUnixツールで利用できる生のバイトストリームを提供する。両者は異なる課題を解決するものであり、USB4STREAMの意義は、最小限のオーバーヘッドで最大速度 of データ転送を行うという課題に対して、Linuxがカーネルネイティブで公式にサポートされた解決策を提示したことにある。

Linux 7.2は現在マージウィンドウの段階にあり、安定版のリリースは2026年8月下旬頃になる見通しだ。

■注目ポイントQ&A

●USB4STREAMとは何ですか？ 従来のUSB4ネットワークとどう違いますか？

USB4STREAMと既存の「thunderbolt_net」ドライバーは、どちらもUSB4またはThunderboltケーブルを介してデータを転送しますが、抽象化のレベルが異なります。従来のネットワークドライバーは仮想イーサネットインターフェースを作成するため、IPアドレスの設定が必要で、プロトコルのオーバーヘッドにより実効速度が13〜14Gbps程度に制限されます。一方、USB4STREAMは「/dev/tbstreamX」というキャラクターデバイスを作成し、IPスタックやオーバーヘッドなしで生のバイトストリームを転送します。標準のUnixシステムコール（read/write）を使用するアプリであれば、そのまま直接動作します。

●どのような用途に役立ちますか？

主な用途として、ネットワークやSSHデーモンが起動していない初期起動環境（initramfsなど）での「dd」コマンドによるディスクバックアップ、標準のUnixパイプツール（tar、gzip）を使用したファイル転送、GStreamerを使用したカメラ映像の共有、低遅延かつIPスタックの回避が重要な高帯域幅のセンサーデータ転送などが挙げられます。ハードウェアの制限内で、複数のストリームを同時に実行することも可能です。

●一般的なUSB-Cケーブルでも動作しますか？

いいえ、USB4またはThunderboltに対応した専用ケーブルが必要です。すべてのUSB-CケーブルがUSB4の帯域幅に対応しているわけではありません。USB4 Gen 2x2（40Gbps）やThunderbolt 3/4/5に対応したケーブルを使用する必要があります。通常のUSB 3.x対応のUSB-Cケーブルでは動作しません。また、パッシブケーブルでは約0.8メートル、アクティブケーブルでも約2メートルという長さの制限があります。

●いつから利用可能になりますか？

USB4STREAMは2026年6月22日にLinux 7.2のカーネルツリーにマージされました。Linux 7.2の安定版は、標準的な開発サイクルを経て2026年8月下旬頃にリリースされる予定です。

元記事: Linux USB4STREAM Lands in Kernel 7.2: Raw Data Streams Over Thunderbolt, No Network Needed