戴爾易安信PowerScale | 芯片上的“明珠”，需要怎樣的創新存儲？
眾所周知，作為芯片IC設計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計、布線、驗證和仿真等所有流程，被行業內稱為“芯片之母”、“芯片產業皇冠上的明珠”。
特別是過去十年，EDA軟件支撐著芯片設計從幾千顆晶體管到現在百億級晶體管的集成度，但在如今AI、智能汽車、5G、IoT等不同的細分領域得以發展的大時代下，EDA軟件面對的計算、存儲等架構都有了新的變化，因此需要全新的軟硬件架構的迭代和進化，才能進一步提升設計和驗證效率，降低技術門檻的和縮短項目周期。
以EDA的存儲平臺為例，今天一個常規芯片的設計項目存儲容量需求就約300TB到500TB，而一個大規模芯片設計項目存儲容量需求達2PB以上。
而對于這種海量文件訪問、存取的要求和幾年前對比，都有了根本性的變化。要求存儲架構的可靠性與可擴展性必須要滿足今天、明天EDA用戶的業務規模。
在此背景下，2020年6月，戴爾科技集團發布了專為非結構化數據而生的戴爾易安信PowerScale。
采用PowerScale OneFS操作系統的PowerScale節點和Isilon節點可以組成強大、統一的內嵌數據生命周期管理的存儲平臺，為非結構化數據存儲樹立了新的標桿。
*PowerScale由英特爾®至強®處理器提供支持，該處理器采用軟件定義的基礎設施和敏捷云架構，為PowerScale提供了卓越的性能和效率，可加速要求嚴苛的文件工作負載，使企業發揮數據資本的價值，加速業務的數字轉型。
同時，針對EDA行業的需求，PowerScale更以橫向擴展的存儲架構，以及高性能、高擴展、高可靠能力完美解決了EDA行業存儲性能、容量高速增長的需求，能夠幫助EDA客戶提早實現“time to market”，顯著增加芯片設計公司利潤, 減低整體支出成本，達到最佳的ROI投資報酬率。
根據IBS的數據顯示，2019年中國半導體市場的規模為2122億美元，到2030年將增長至5385億美元，這一增幅將“傲視全球”，相信隨著中國芯片設計產業進入快速發展的“黃金期”，PowerScale也會以其創新的產品和解決方案，推動國內芯片設計產業邁入一個全新的時代。
EDA存儲平臺的全新挑戰
可以看到，隨著“新基建”的提速以及產業數字化的推進，目前國內各行各業對芯片數量的需求將越來越大，對芯片種類和功能的要求也越來越多樣化，這也快速帶動了覆蓋從芯片設計到制造全流程的EDA行業的發展。
在戴爾科技集團非結構化數據解決方案事業部銷售策略及業務拓展資深經理李海看來，整個芯片的生產設計制造環節中，把芯片研發工程師的設計智慧轉化為實際產品中最重要的一個就是EDA。
利用EDA工具，芯片研發工程師可以實現將芯片設計、性能分析、仿真、驗證、設計出IC版圖等全流程操作。
但是，在“摩爾定律”的推動下，對于EDA設計工具的要求一直是隨著芯片設計的復雜度而同步增長的，此外無論是在設計還是測試等不同階段，隨著晶體管集成度越來越高，設計的復雜度也在不斷提升，這也對計算及存儲平臺提出了更高的要求。
一方面，在芯片設計階段，工程師會把源文件編譯為芯片模型來完成芯片設計，然后通過在大型計算集群中分發任務來驗證芯片設計，在整個前端設計過程中，工程師往往需要不斷改進設計，整個過程需要多次迭代，這就使得前端設計階段會生成大量仿真工作，而創建、調度和執行build和仿真作業的效率，將決定芯片推向市場所需的時間。
不過，由于芯片設計工作復雜度極高，很多大型芯片設計公司在前端設計過程中，會利用數千臺工作終端同時進行設計工作，這就涉及到數百萬個小文件的密集讀寫，這就需要存儲有著極高的IOPS。
另一方面，在測試驗證階段，芯片設計公司會把無數的小文件匯總到一個大文件之中，EDA軟件再針對大文件進行各種各樣的模擬仿真，這個過程也將產生大量的工作負載，體現在存儲上，就是吞吐量的要求很高。
第三方數據顯示，芯片公司在設計過程中，對元數據調用（包括GETATTR，ACCESS和LOOKUP）占所有調用的85%以上，而“讀取”和“寫入”不到15%。不僅如此，目前芯片設計階段涉及的所有作業的輸出都可能產生TB級乃至PB級的數據。
因此，結合前期芯片設計和后期測試驗證兩個階段IO訪問特點來看，EDA場景需要一個具備高性能、高吞吐量、靈活可橫向擴展的企業級NAS存儲平臺。
最大化釋放EDA軟件潛能
而作為真正的企業級橫向擴展NAS平臺，PowerScale則可以滿足EDA應用中大規模計算集群以文件方式并行訪問數據的需求，它能夠在保證EDA文件存取的高性能要求下，可將單個文件系統中容量從數TB擴展到數十PB容量。
此外，業界領先的數據保護功能可防止硬件故障以及用戶數據損壞，大數據、AI等支持特性更使得PowerScale成為EDA行業客戶最佳存儲架構。
從性能維度看
PowerScale可提供4到252個節點橫向擴展硬件架構，通過不斷擴展的命名空間，它可以在EDA高性能計算工作負載下實現文件共享，歸檔和臨時存儲需求，由此最大限度地消除了文件服務器被動堆積和性能瓶頸，同時簡化了管理，備份和災難恢復操作。
在此基礎上，PowerScale的全閃陣列也可以線性地擴展性能和容量，這就使EDA行業客戶能夠從兼容存儲要求的基礎架構入手，而無需過度購買性能或容量以供將來使用，因此無論是EDA客戶的前端設計和軟件構建，以及后端仿真和驗證都可以在性能上無懼挑戰。
例如，單個PowerScale群集可以從小開始，并且可以輕松擴展到數十PB，系統可自動調配容量，監控系統運行狀況，并快速自我修復任何故障。新增擴容的存儲節點可以在大約60秒內添加到群集中，無需停機，使升級變得簡單、彈性和可預測，而不會增加復雜性或影響產品上市時間。
從管理維度看
PowerScale存儲解決方案還提供基于策略的自動存儲分層,以便隨著數據老化或價值降低,自動將數據移動到成本更低的層, 包括選擇云存儲選項。
這使EDA客戶能夠為其要求最苛刻的應用程序保留最高性能的存儲, 從而減少資本支出并優化存儲資源。
同時，通過PowerScale群集提供的混合存儲方案，客戶也可以利用All Flash+SATA來達到最佳性能與成本組合, 實現EDA數據環境下最佳的備份、歸檔解決方案。李海表示：
“
PowerScale Flash全閃存系列產品中，基于高效算法和專用硬件的數據壓縮與去重提高了客戶的存儲利用效能，從而提高解決方案的有效存儲容量，降低存儲成本。
此外，PowerScale的平均磁盤利用率超過80％，是目前市場上最高效，最具成本效益的存儲解決方案之一。
”
從可靠維度看
PowerScale存儲平臺同樣具有極佳的高可用性，具有高達N+4的冗余，并提供經過驗證的企業級數據備份和災難恢復選項。
更為重要的是，無論是EDA性能、Hadoop性能、 AI性能還是傳統IO性能上, 戴爾科技集團都驗證過，也都做過實際POC，最大化地保證了存儲平臺的可用性。
也正因此，全球前20名半導體公司中有80%都是PowerScale的客戶。國際最知名研究機構Gartner連續5年發布的《分布式文件系統和對象存儲魔力象限》報告中，戴爾科技集團都一直高居榜首，遠高于競爭對手。
從應用維度看
PowerScale也能完美配合Hadoop/Spark大數據的就地分析。由于PowerScale支援原生的HDFS，同時無需加裝Gateway或Agent，這就使得EDA行業客戶在原有數據集合上就可以立即實現Hadoop大數據分析，無需任何數據導出和遷移。
更為關鍵的是，隨著EDA從自動化邁向智能化成為新的趨勢，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，都可基于同一個數據湖，妥善解決數據管理的問題。
客觀地說，芯片設計公司從最初的芯片設計到最后的流片，其間需要大量的存儲資源來實現設計仿真和功能的驗證，而PowerScale以其高性能、高擴展、高可靠，支持新應用的能力，最大化地釋放了EDA軟件和工具的潛能，真正幫助芯片設計公司提升芯片設計效率，縮短研發周期，加速產品上市時間，由此搶占更大的市場機會。
加速中國邁入全“芯時代”
我們知道，在長達大約18個月的芯片設計周期中，芯片設計公司每個階段所用到的設計工具的數量和種類都不盡相同，而如果購買完整的芯片設計工具來設計芯片，可能會成本昂貴且極有可能造成資源的浪費，因此過去幾年不少中小芯片設計公司也在嘗試“EDA上云”。
對此，李海認為，云架構對于那些IT資源匱乏，對EDA設計工具一年中使用高峰僅1到2個月的初創芯片公司頗具吸引力，但對中型和大型芯片設計公司而言，就是另外一個故事。
特別是上規模的芯片設計公司，EDA工作負載往往復雜而多樣，算力和存儲的彈性僅僅是用戶需要考慮一個方面，另外還有安全，網絡、軟件許可證、流程與資源調配等問題。
從業界一些嘗試來看，盲目上云的成本不僅往往會超過之前用戶的預期，而且對用戶實際業務效率的提升也不盡如人意。所以，建議用戶根據自身不同的EDA工作負載，選擇最合適自己業務模式，在這種情況下，混合云架構很可能是EDA行業將來的趨勢和方向。
PowerScale不僅可以在及本地私有云方式運行，還可以無縫連接入云，以及采用全面云托管的方式，滿足各種混合云環境的部署需求，具體而言：
01
PowerScale在中國市場引入了“按需付費”的新模式，它可以讓EDA客戶在傳統的數據中心和私有云擁有類似公有云的消費模式和靈活敏捷的彈性，在極大降低客戶運營成本的同時，也重新定義了客戶通往混合云的新路徑。
02
PowerScale多協議數據湖特性，使得EDA用戶不僅可以使用傳統的NFS、SMB、HDFS、HTTP、NDMP和FTP等協議，更可以以S3、REST訪問同一個文件，構建一個私有云應用和公有云應用的混合負載場景。
03
對于芯片設計公司而言，IP的安全性往往維系公司的生存，完全的云托管帶來了相當大的不確定性。而PowerScale集群獨有的“N+M”保護機制，可實現高于RAID5，RAID6的數據保護，則可以更好地為EDA客戶的數據保護工作提供最大化的保障能力。
04
在5G、大數據、人工智能等新技術的推動下，EDA設計和驗證的應用場景也比以往更加廣泛，Hadoop大數據分析、AI與機器學習的新興業務場景不斷涌現，而PowerScale的Scale-out架構與多協議數據湖能力，保證了這些新興應用的可靠性與可用性。
與此同時，最新推出的DataIQ數據管理軟件，擺脫了傳統IT管理軟件往往只能管理硬件設備的局限，使得用戶業務部門以Saas體驗來管理并操作海量數據文件。
該管理軟件可以輕松與PowerScale 、Isilon和ECS集成之外， 還可兼容其他異構平臺（NAS、對象存儲、公有云)，這樣客戶可以快速搜尋，標簽自己的海量非結構化數據文件，并可以根據成本來管理, 遷移各種數據文件，達到最佳TCO。
總的來說，PowerScale以其獨特的優勢，為芯片設計公司提供了橫向擴展的無限存儲資源池，還能以“按需付費”的創新方式降低總體成本與投入，更能夠為這些IP資產提供最為關鍵的“保駕護航”的能力。
這對加速整個中國的芯片設計產業將起到至關重要的作用，不僅會為未來行業的轉型發展奠定關鍵基礎，也會推動整個中國芯片設計產業邁入全新的時代。
戴爾科技集團
UDS云上圖書館上線啦
作為全球半導體聯盟（GSA）的成員之一，戴爾科技致力于解決半導體行業的業務難題并塑造半導體行業創新的未來。
如果您想了解如何解決半導體設計與制造行業的數據難題，請點擊閱讀原文，或后臺回復“EDA”，獲取UDS EDA行業電子書——《塑造半導體設計與制造的未來》，觀看現代基礎架構如何幫助電子產品制造商以更低的風險和成本加快創新。
