Un avance en el análisis de almacenamiento: cómo la patente de Rohit Sindhu permite la latencia NVMe a nivel de nanosegundo

Rohit Sindhu, ingeniero principal senior con más de 22 años de experiencia en informática, sistemas embedded y interconexiones de alto rendimiento, ha hecho un hito significativo en la industria de almacenamiento con su recientemente concedida patente estadounidense, US11237760B2: “Medir métricas de rendimiento para dispositivos de almacenamiento de datos”. La carrera de Sindhu está definida por la profundidad técnica, la innovación y la pasión por avanzar en el estado de las tecnologías de almacenamiento PCIe Express, CXL, MCTP y NVMe. Además de esta patente milenaria, Sindhu tiene múltiples patentes pendiente en los dominios PCIe, CXL y MCTP, subrayando aún más sus continuas contribuciones a las soluciones de interconexión y almacenamiento de próxima generación. Notablemente,

Una carrera dedicada a la innovación incorporada, memoria y almacenamiento

El viaje profesional de Rohit Sindhu abarca más de dos décadas, durante las cuales se ha hecho ampliamente reconocido por su experiencia en ambos dominios de hardware y software. tiene un máster en Ciencias de la Computación de la Universidad de Texas en Dallas con una licenciatura en Ingeniería de Computación de NIT Surat, Gujarat, India y ha contribuido al desarrollo de sistemas incorporados para aplicaciones críticas a la misión, soluciones arquitectónicas en las pilas de protocolos PCIe, MCTP y CXL, y la innovación impulsada en el rendimiento de la memoria y el almacenamiento, la disponibilidad, la gestionabilidad y la fiabilidad.

El liderazgo técnico y la orientación de Sindhu han impactado a equipos y productos en toda la industria. Es conocido por cerrar la brecha entre los desafíos de ingeniería complejos y las soluciones prácticas y escalables. A lo largo de los años, ha trabajado en una variedad de proyectos, desde el desarrollo de firmware y el diseño de sistemas en chip hasta sistemas avanzados de debug y protocolos de interconexión de alta velocidad. Su trabajo ha abarcado sectores como el almacenamiento empresarial, los centros de datos, la defensa y las aplicaciones de computación de punta emergentes.

Como ingeniero principal senior en su rol actual, Sindhu continúa centrándose en la intersección de interconexiones de alta velocidad y almacenamiento de datos, desarrollando soluciones que aborden las barreras del mundo real y permitan plataformas de computación de próxima generación.

Sindhu también es un mentor activo y líder de pensamiento en la comunidad tecnológica. comparte regularmente ideas sobre tendencias de almacenamiento, avances en PCIe y CXL, y las mejores prácticas para el diseño de sistemas embedded.

US11237760B2: Levantando la barra para la medición de la latencia NVMe

La patente de Sindhu, “Medir las métricas de rendimiento de los dispositivos de almacenamiento de datos”, aborda un desafío de larga data en la industria del almacenamiento: medir con precisión la latencia de los comandos NVMe en entornos PCIe de alta velocidad sin introducir las superficies o inexactitudes comunes a las herramientas basadas en software tradicionales.

El problema: la medición de la latencia en el almacenamiento moderno

En el mundo basado en datos de hoy, el rendimiento de los sistemas de almacenamiento basados en NVMe es crítico para aplicaciones que van desde la computación en la nube e inteligencia artificial hasta la analítica en tiempo real y la computación de borde.

Los métodos tradicionales de medición de la latencia, a menudo basados en software, pueden introducir sobrepeso de observación significativo, resultados distorsionados y no capturar las características de rendimiento verdaderas de los dispositivos de almacenamiento. las sondas de hardware, aunque útiles, a veces carecen de la granularidad necesaria para aislar las latencias de comandos individuales, especialmente en entornos con alto rendimiento de comandos y paralelismo.

Solución de Sindhu: un enfoque acelerado de la FPGA

El método patentado de Sindhu aprovecha la lógica de hardware basada en FPGA para monitorear pasivamente las transacciones PCIe entre el host y el dispositivo de almacenamiento, calcular con precisión el ciclo de vida de los comandos NVMe individuales.

Paso a paso de desintegración:

1. Queue Pair Creation: The host system initiates the process by creating a dedicated Submission Queue (SQ) and Completion Queue (CQ) pair for latency measurement. This isolation prevents interference from other I/O operations. The start addresses and lengths of these queues are configured in the FPGA’s test logic.

   
   

2. Command Injection: The host queues an NVMe command and rings the doorbell, prompting the device to fetch the command from the SQ.

   
   

3. PCIe Transaction Snooping: The device issues a PCIe Transaction Layer Packet (TLP) to fetch the command. The FPGA’s snooping logic monitors for read requests within the SQ address range, retrieves the transaction Tag (a unique identifier for the transaction), and records it internally.

   
   

4. Tag Matching and Timer Start: As the FPGA continues monitoring, it matches the Tag in subsequent response packets, extracts the NVMe command ID from the TLP payload, and starts a high-resolution latency timer—typically driven by FPGA clock cycles in the nanosecond range.

   
   

5. Completion Monitoring and Timer Stop: The FPGA then watches for command completion responses in the CQ address range. When the NVMe command ID in the completion response matches the saved command ID, the timer stops, and the measured latency is reported back to the host.
   

   
   

Este enfoque asegura que las métricas de rendimiento se capturan con precisión a nivel de nanosegundo y cero impacto en el funcionamiento normal del host o dispositivo, un avance significativo sobre los métodos existentes.

Ventajas técnicas y impacto en la industria

La invención de Sindhu ofrece varias ventajas clave sobre las herramientas de medición basadas en software y hardware tradicionales:

• Zero Observational Overhead: El FPGA opera pasivamente en el bus PCIe, dejando sin afectar las cargas de trabajo del host y del dispositivo.

• Protocolo Agnóstico y Escalable: Si bien está optimizado para NVMe, el método se puede adaptar a cualquier protocolo basado en PCIe, incluyendo estándares emergentes como CXL.io, reconfigurando los rangos de direcciones y la lógica de análisis de comandos.

• Paralelismo de varios comandos: La capacidad de la FPGA para rastrear múltiples etiquetas simultáneamente permite la medición simultánea de la latencia en muchos comandos NVMe, crítico para evaluar las cargas de trabajo de alto rendimiento en el mundo real.

• Integration Flexibility: The solution can be implemented as standalone hardware or embedded within Smart NICs, computational storage devices, or CXL-attached memory controllers.

  
  

Aplicaciones en todo el ecosistema de almacenamiento

1. Data Center Optimization: Cloud providers and enterprise IT teams can use this technology for real-time latency analytics across large fleets of NVMe devices, enabling dynamic QoS management and proactive troubleshooting.

   
   

2. Storage OEM Validation: Manufacturers can integrate this IP into test platforms to validate SSD latency under extreme workloads, replacing expensive and less flexible protocol analyzers.

   
   

3. Autonomous and Edge Systems: In latency-sensitive environments like autonomous vehicles or industrial edge computing, Sindhu’s method provides the granularity needed to certify storage subsystems for real-time operation.

   
   

4. CXL and Next-Gen Storage: As CXL adoption grows for memory pooling and computational storage, the patent’s PCIe snooping framework lays the groundwork for similar measurement techniques across new protocols.

   
   

Un líder visionario y mentor

Más allá de sus logros técnicos, Rohit Sindhu es reconocido como un mentor y defensor de la innovación en las comunidades embedded, memoria y almacenamiento. ha guiado a los equipos a través de los desafíos de ingeniería complejos, ha compartido su experiencia a través de charlas y publicaciones técnicas, y apoya activamente a la próxima generación de ingenieros.

El enfoque de Sindhu se caracteriza por una búsqueda implacable de precisión, eficiencia y escalabilidad.Su trabajo en US11237760B2 ilustra su compromiso para resolver problemas del mundo real con soluciones elegantes y prácticas que tienen un impacto duradero en la industria.

Mirando hacia adelante

A medida que las tecnologías de almacenamiento continúen evolucionando para satisfacer las demandas de la IA, los grandes datos y la infraestructura en la nube, la necesidad de mediciones de rendimiento precisas y eficientes solo crecerá.El enfoque patentado de Rohit Sindhu proporciona una base sólida para la próxima ola de innovación en análisis y validación de almacenamiento.Con múltiples patentes pendentes en los dominios PCIe, CXL y MCTP, y con sus contribuciones directas a las especificaciones CXL y JEDEC relacionadas con la gestión de dispositivos CXL y PCIe, la influencia de Sindhu en la próxima generación de tecnologías de interconexión y almacenamiento de alta velocidad se espera que se expanda aún más.

Para saber más sobre el viaje profesional de Rohit Sindhu, conecte con él enLinkedIn.

US11237760B2 es más que una patente, es un testimonio del impacto duradero de Rohit Sindhu en la industria de la tecnología, y un plan para el futuro de la medición precisa y acelerada por hardware del rendimiento del almacenamiento.

Esta historia fue distribuida como un lanzamiento por Echospire Media bajo HackerNoon's Business Blogging Program.