戴爾易安信PowerScale | 芯片上的“明珠”，需要怎樣的創(chuàng)新存儲(chǔ)？

作者：申耀 2021-02-25 18:06:18

作為全球半導(dǎo)體聯(lián)盟（GSA）的成員之一，戴爾科技致力于解決半導(dǎo)體行業(yè)的業(yè)務(wù)難題并塑造半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)新的未來(lái)。

眾所周知，作為芯片IC設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組件，EDA（Electronic Design Automation）軟件是芯片制造最上游、壁壘最高的部分，它涵蓋了集成電路設(shè)計(jì)、布線(xiàn)、驗(yàn)證和仿真等所有流程，被行業(yè)內(nèi)稱(chēng)為“芯片之母”、“芯片產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠”。

特別是過(guò)去十年，EDA軟件支撐著芯片設(shè)計(jì)從幾千顆晶體管到現(xiàn)在百億級(jí)晶體管的集成度，但在如今AI、智能汽車(chē)、5G、IoT等不同的細(xì)分領(lǐng)域得以發(fā)展的大時(shí)代下，EDA軟件面對(duì)的計(jì)算、存儲(chǔ)等架構(gòu)都有了新的變化，因此需要全新的軟硬件架構(gòu)的迭代和進(jìn)化，才能進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)和驗(yàn)證效率，降低技術(shù)門(mén)檻的和縮短項(xiàng)目周期。

以EDA的存儲(chǔ)平臺(tái)為例，今天一個(gè)常規(guī)芯片的設(shè)計(jì)項(xiàng)目存儲(chǔ)容量需求就約300TB到500TB，而一個(gè)大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)項(xiàng)目存儲(chǔ)容量需求達(dá)2PB以上。

而對(duì)于這種海量文件訪(fǎng)問(wèn)、存取的要求和幾年前對(duì)比，都有了根本性的變化。要求存儲(chǔ)架構(gòu)的可靠性與可擴(kuò)展性必須要滿(mǎn)足今天、明天EDA用戶(hù)的業(yè)務(wù)規(guī)模。

在此背景下，2020年6月，戴爾科技集團(tuán)發(fā)布了專(zhuān)為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)而生的戴爾易安信PowerScale。

采用PowerScale OneFS操作系統(tǒng)的PowerScale節(jié)點(diǎn)和Isilon節(jié)點(diǎn)可以組成強(qiáng)大、統(tǒng)一的內(nèi)嵌數(shù)據(jù)生命周期管理的存儲(chǔ)平臺(tái)，為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)樹(shù)立了新的標(biāo)桿。

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*PowerScale由英特爾®至強(qiáng)®處理器提供支持，該處理器采用軟件定義的基礎(chǔ)設(shè)施和敏捷云架構(gòu)，為PowerScale提供了卓越的性能和效率，可加速要求嚴(yán)苛的文件工作負(fù)載，使企業(yè)發(fā)揮數(shù)據(jù)資本的價(jià)值，加速業(yè)務(wù)的數(shù)字轉(zhuǎn)型。

同時(shí)，針對(duì)EDA行業(yè)的需求，PowerScale更以橫向擴(kuò)展的存儲(chǔ)架構(gòu)，以及高性能、高擴(kuò)展、高可靠能力完美解決了EDA行業(yè)存儲(chǔ)性能、容量高速增長(zhǎng)的需求，能夠幫助EDA客戶(hù)提早實(shí)現(xiàn)“time to market”，顯著增加芯片設(shè)計(jì)公司利潤(rùn), 減低整體支出成本，達(dá)到最佳的ROI投資報(bào)酬率。

根據(jù)IBS的數(shù)據(jù)顯示，2019年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)的規(guī)模為2122億美元，到2030年將增長(zhǎng)至5385億美元，這一增幅將“傲視全球”，相信隨著中國(guó)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展的“黃金期”，PowerScale也會(huì)以其創(chuàng)新的產(chǎn)品和解決方案，推動(dòng)國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)邁入一個(gè)全新的時(shí)代。

EDA存儲(chǔ)平臺(tái)的全新挑戰(zhàn)

可以看到，隨著“新基建”的提速以及產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的推進(jìn)，目前國(guó)內(nèi)各行各業(yè)對(duì)芯片數(shù)量的需求將越來(lái)越大，對(duì)芯片種類(lèi)和功能的要求也越來(lái)越多樣化，這也快速帶動(dòng)了覆蓋從芯片設(shè)計(jì)到制造全流程的EDA行業(yè)的發(fā)展。

在戴爾科技集團(tuán)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)解決方案事業(yè)部銷(xiāo)售策略及業(yè)務(wù)拓展資深經(jīng)理李海看來(lái)，整個(gè)芯片的生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)中，把芯片研發(fā)工程師的設(shè)計(jì)智慧轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品中最重要的一個(gè)就是EDA。

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利用EDA工具，芯片研發(fā)工程師可以實(shí)現(xiàn)將芯片設(shè)計(jì)、性能分析、仿真、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)出IC版圖等全流程操作。

但是，在“摩爾定律”的推動(dòng)下，對(duì)于EDA設(shè)計(jì)工具的要求一直是隨著芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度而同步增長(zhǎng)的，此外無(wú)論是在設(shè)計(jì)還是測(cè)試等不同階段，隨著晶體管集成度越來(lái)越高，設(shè)計(jì)的復(fù)雜度也在不斷提升，這也對(duì)計(jì)算及存儲(chǔ)平臺(tái)提出了更高的要求。

一方面，在芯片設(shè)計(jì)階段，工程師會(huì)把源文件編譯為芯片模型來(lái)完成芯片設(shè)計(jì)，然后通過(guò)在大型計(jì)算集群中分發(fā)任務(wù)來(lái)驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)，在整個(gè)前端設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師往往需要不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，整個(gè)過(guò)程需要多次迭代，這就使得前端設(shè)計(jì)階段會(huì)生成大量仿真工作，而創(chuàng)建、調(diào)度和執(zhí)行build和仿真作業(yè)的效率，將決定芯片推向市場(chǎng)所需的時(shí)間。

不過(guò)，由于芯片設(shè)計(jì)工作復(fù)雜度極高，很多大型芯片設(shè)計(jì)公司在前端設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)利用數(shù)千臺(tái)工作終端同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，這就涉及到數(shù)百萬(wàn)個(gè)小文件的密集讀寫(xiě)，這就需要存儲(chǔ)有著極高的IOPS。

另一方面，在測(cè)試驗(yàn)證階段，芯片設(shè)計(jì)公司會(huì)把無(wú)數(shù)的小文件匯總到一個(gè)大文件之中，EDA軟件再針對(duì)大文件進(jìn)行各種各樣的模擬仿真，這個(gè)過(guò)程也將產(chǎn)生大量的工作負(fù)載，體現(xiàn)在存儲(chǔ)上，就是吞吐量的要求很高。

第三方數(shù)據(jù)顯示，芯片公司在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)元數(shù)據(jù)調(diào)用（包括GETATTR，ACCESS和LOOKUP）占所有調(diào)用的85%以上，而“讀取”和“寫(xiě)入”不到15%。不僅如此，目前芯片設(shè)計(jì)階段涉及的所有作業(yè)的輸出都可能產(chǎn)生TB級(jí)乃至PB級(jí)的數(shù)據(jù)。

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因此，結(jié)合前期芯片設(shè)計(jì)和后期測(cè)試驗(yàn)證兩個(gè)階段IO訪(fǎng)問(wèn)特點(diǎn)來(lái)看，EDA場(chǎng)景需要一個(gè)具備高性能、高吞吐量、靈活可橫向擴(kuò)展的企業(yè)級(jí)NAS存儲(chǔ)平臺(tái)。

最大化釋放EDA軟件潛能

而作為真正的企業(yè)級(jí)橫向擴(kuò)展NAS平臺(tái)，PowerScale則可以滿(mǎn)足EDA應(yīng)用中大規(guī)模計(jì)算集群以文件方式并行訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)的需求，它能夠在保證EDA文件存取的高性能要求下，可將單個(gè)文件系統(tǒng)中容量從數(shù)TB擴(kuò)展到數(shù)十PB容量。

此外，業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)保護(hù)功能可防止硬件故障以及用戶(hù)數(shù)據(jù)損壞，大數(shù)據(jù)、AI等支持特性更使得PowerScale成為EDA行業(yè)客戶(hù)最佳存儲(chǔ)架構(gòu)。

從性能維度看

PowerScale可提供4到252個(gè)節(jié)點(diǎn)橫向擴(kuò)展硬件架構(gòu)，通過(guò)不斷擴(kuò)展的命名空間，它可以在EDA高性能計(jì)算工作負(fù)載下實(shí)現(xiàn)文件共享，歸檔和臨時(shí)存儲(chǔ)需求，由此最大限度地消除了文件服務(wù)器被動(dòng)堆積和性能瓶頸，同時(shí)簡(jiǎn)化了管理，備份和災(zāi)難恢復(fù)操作。

在此基礎(chǔ)上，PowerScale的全閃陣列也可以線(xiàn)性地?cái)U(kuò)展性能和容量，這就使EDA行業(yè)客戶(hù)能夠從兼容存儲(chǔ)要求的基礎(chǔ)架構(gòu)入手，而無(wú)需過(guò)度購(gòu)買(mǎi)性能或容量以供將來(lái)使用，因此無(wú)論是EDA客戶(hù)的前端設(shè)計(jì)和軟件構(gòu)建，以及后端仿真和驗(yàn)證都可以在性能上無(wú)懼挑戰(zhàn)。

例如，單個(gè)PowerScale群集可以從小開(kāi)始，并且可以輕松擴(kuò)展到數(shù)十PB，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)配容量，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并快速自我修復(fù)任何故障。新增擴(kuò)容的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)可以在大約60秒內(nèi)添加到群集中，無(wú)需停機(jī)，使升級(jí)變得簡(jiǎn)單、彈性和可預(yù)測(cè)，而不會(huì)增加復(fù)雜性或影響產(chǎn)品上市時(shí)間。

從管理維度看

PowerScale存儲(chǔ)解決方案還提供基于策略的自動(dòng)存儲(chǔ)分層,以便隨著數(shù)據(jù)老化或價(jià)值降低,自動(dòng)將數(shù)據(jù)移動(dòng)到成本更低的層, 包括選擇云存儲(chǔ)選項(xiàng)。

這使EDA客戶(hù)能夠?yàn)槠湟笞羁量痰膽?yīng)用程序保留最高性能的存儲(chǔ), 從而減少資本支出并優(yōu)化存儲(chǔ)資源。

同時(shí)，通過(guò)PowerScale群集提供的混合存儲(chǔ)方案，客戶(hù)也可以利用All Flash+SATA來(lái)達(dá)到最佳性能與成本組合, 實(shí)現(xiàn)EDA數(shù)據(jù)環(huán)境下最佳的備份、歸檔解決方案。李海表示：

“

PowerScale Flash全閃存系列產(chǎn)品中，基于高效算法和專(zhuān)用硬件的數(shù)據(jù)壓縮與去重提高了客戶(hù)的存儲(chǔ)利用效能，從而提高解決方案的有效存儲(chǔ)容量，降低存儲(chǔ)成本。

此外，PowerScale的平均磁盤(pán)利用率超過(guò)80％，是目前市場(chǎng)上最高效，最具成本效益的存儲(chǔ)解決方案之一。

”

從可靠維度看

PowerScale存儲(chǔ)平臺(tái)同樣具有極佳的高可用性，具有高達(dá)N+4的冗余，并提供經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)選項(xiàng)。

更為重要的是，無(wú)論是EDA性能、Hadoop性能、 AI性能還是傳統(tǒng)IO性能上, 戴爾科技集團(tuán)都驗(yàn)證過(guò)，也都做過(guò)實(shí)際POC，最大化地保證了存儲(chǔ)平臺(tái)的可用性。

也正因此，全球前20名半導(dǎo)體公司中有80%都是PowerScale的客戶(hù)。國(guó)際最知名研究機(jī)構(gòu)Gartner連續(xù)5年發(fā)布的《分布式文件系統(tǒng)和對(duì)象存儲(chǔ)魔力象限》報(bào)告中，戴爾科技集團(tuán)都一直高居榜首，遠(yuǎn)高于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

從應(yīng)用維度看

PowerScale也能完美配合Hadoop/Spark大數(shù)據(jù)的就地分析。由于PowerScale支援原生的HDFS，同時(shí)無(wú)需加裝Gateway或Agent，這就使得EDA行業(yè)客戶(hù)在原有數(shù)據(jù)集合上就可以立即實(shí)現(xiàn)Hadoop大數(shù)據(jù)分析，無(wú)需任何數(shù)據(jù)導(dǎo)出和遷移。

更為關(guān)鍵的是，隨著EDA從自動(dòng)化邁向智能化成為新的趨勢(shì)，PowerScale也可搭配完整而彈性的AI解決方案，不論是GPU Deep Learning或是CPU Machine Learning，都可基于同一個(gè)數(shù)據(jù)湖，妥善解決數(shù)據(jù)管理的問(wèn)題。

客觀(guān)地說(shuō)，芯片設(shè)計(jì)公司從最初的芯片設(shè)計(jì)到最后的流片，其間需要大量的存儲(chǔ)資源來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)仿真和功能的驗(yàn)證，而PowerScale以其高性能、高擴(kuò)展、高可靠，支持新應(yīng)用的能力，最大化地釋放了EDA軟件和工具的潛能，真正幫助芯片設(shè)計(jì)公司提升芯片設(shè)計(jì)效率，縮短研發(fā)周期，加速產(chǎn)品上市時(shí)間，由此搶占更大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

加速中國(guó)邁入全“芯時(shí)代”

我們知道，在長(zhǎng)達(dá)大約18個(gè)月的芯片設(shè)計(jì)周期中，芯片設(shè)計(jì)公司每個(gè)階段所用到的設(shè)計(jì)工具的數(shù)量和種類(lèi)都不盡相同，而如果購(gòu)買(mǎi)完整的芯片設(shè)計(jì)工具來(lái)設(shè)計(jì)芯片，可能會(huì)成本昂貴且極有可能造成資源的浪費(fèi)，因此過(guò)去幾年不少中小芯片設(shè)計(jì)公司也在嘗試“EDA上云”。

對(duì)此，李海認(rèn)為，云架構(gòu)對(duì)于那些IT資源匱乏，對(duì)EDA設(shè)計(jì)工具一年中使用高峰僅1到2個(gè)月的初創(chuàng)芯片公司頗具吸引力，但對(duì)中型和大型芯片設(shè)計(jì)公司而言，就是另外一個(gè)故事。

特別是上規(guī)模的芯片設(shè)計(jì)公司，EDA工作負(fù)載往往復(fù)雜而多樣，算力和存儲(chǔ)的彈性?xún)H僅是用戶(hù)需要考慮一個(gè)方面，另外還有安全，網(wǎng)絡(luò)、軟件許可證、流程與資源調(diào)配等問(wèn)題。

從業(yè)界一些嘗試來(lái)看，盲目上云的成本不僅往往會(huì)超過(guò)之前用戶(hù)的預(yù)期，而且對(duì)用戶(hù)實(shí)際業(yè)務(wù)效率的提升也不盡如人意。所以，建議用戶(hù)根據(jù)自身不同的EDA工作負(fù)載，選擇最合適自己業(yè)務(wù)模式，在這種情況下，混合云架構(gòu)很可能是EDA行業(yè)將來(lái)的趨勢(shì)和方向。

PowerScale不僅可以在及本地私有云方式運(yùn)行，還可以無(wú)縫連接入云，以及采用全面云托管的方式，滿(mǎn)足各種混合云環(huán)境的部署需求，具體而言：

PowerScale在中國(guó)市場(chǎng)引入了“按需付費(fèi)”的新模式，它可以讓EDA客戶(hù)在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和私有云擁有類(lèi)似公有云的消費(fèi)模式和靈活敏捷的彈性，在極大降低客戶(hù)運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)，也重新定義了客戶(hù)通往混合云的新路徑。

PowerScale多協(xié)議數(shù)據(jù)湖特性，使得EDA用戶(hù)不僅可以使用傳統(tǒng)的NFS、SMB、HDFS、HTTP、NDMP和FTP等協(xié)議，更可以以S3、REST訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)文件，構(gòu)建一個(gè)私有云應(yīng)用和公有云應(yīng)用的混合負(fù)載場(chǎng)景。

對(duì)于芯片設(shè)計(jì)公司而言，IP的安全性往往維系公司的生存，完全的云托管帶來(lái)了相當(dāng)大的不確定性。而PowerScale集群獨(dú)有的“N+M”保護(hù)機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)高于RAID5，RAID6的數(shù)據(jù)保護(hù)，則可以更好地為EDA客戶(hù)的數(shù)據(jù)保護(hù)工作提供最大化的保障能力。

在5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的推動(dòng)下，EDA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的應(yīng)用場(chǎng)景也比以往更加廣泛，Hadoop大數(shù)據(jù)分析、AI與機(jī)器學(xué)習(xí)的新興業(yè)務(wù)場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，而PowerScale的Scale-out架構(gòu)與多協(xié)議數(shù)據(jù)湖能力，保證了這些新興應(yīng)用的可靠性與可用性。

與此同時(shí)，最新推出的DataIQ數(shù)據(jù)管理軟件，擺脫了傳統(tǒng)IT管理軟件往往只能管理硬件設(shè)備的局限，使得用戶(hù)業(yè)務(wù)部門(mén)以Saas體驗(yàn)來(lái)管理并操作海量數(shù)據(jù)文件。

該管理軟件可以輕松與PowerScale 、Isilon和ECS集成之外，還可兼容其他異構(gòu)平臺(tái)（NAS、對(duì)象存儲(chǔ)、公有云)，這樣客戶(hù)可以快速搜尋，標(biāo)簽自己的海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)文件，并可以根據(jù)成本來(lái)管理, 遷移各種數(shù)據(jù)文件，達(dá)到最佳TCO。

總的來(lái)說(shuō)，PowerScale以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為芯片設(shè)計(jì)公司提供了橫向擴(kuò)展的無(wú)限存儲(chǔ)資源池，還能以“按需付費(fèi)”的創(chuàng)新方式降低總體成本與投入，更能夠?yàn)檫@些IP資產(chǎn)提供最為關(guān)鍵的“保駕護(hù)航”的能力。

這對(duì)加速整個(gè)中國(guó)的芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)將起到至關(guān)重要的作用，不僅會(huì)為未來(lái)行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定關(guān)鍵基礎(chǔ)，也會(huì)推動(dòng)整個(gè)中國(guó)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)邁入全新的時(shí)代。

戴爾科技集團(tuán)

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