芯时代已来 无惧IC设计存储焦虑

围绕芯片企业研发业务数字化转型这一议题，9月8日，2023年「芯时代 芯突破」开启EDA研发计算新技术研讨会·西南站在成都顺利召开。

本次活动由成都国家芯火双创基地主办，深信服科技股份有限公司及上海速石信息科技有限公司承办。来自成都国家芯片双创基地的多家芯片企业信息化负责人齐聚于此，共同探讨芯片产业如何降本增效，谋求数智转型。其中，围绕芯片企业IC设计环节存储难题，深信服提出了优选解。

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EDA被称为IC设计的“office”软件，重要性可见一斑。在互联网行业，产品和软件都可以有初版，不停迭代优化，但在芯片行业不行。芯片产品一旦生产就不可再更改，产出后不达标只能报废。所以需要EDA软件进行成千上万次的模拟、计算仿真，来确保日后流水线上生产一次性成功。

一次次的仿真过程频繁调用计算中间数据，对IOPS有高要求，仿真计算周期短则数小时长则几天，仿真结果文件大到超过10GB。针对大量的中间数据，如何存储问题一向棘手。当前IC设计企业主要有三种存储方案：

1.单机仿真方案

计算与存储均部署同一台服务器上。由于计算资源利用不均，跑较大的仿真任务时需要独占资源，很容易导致任务排队严重，影响业务效率。

2.高性能计算集群+本地存储方案

在计算侧构建高性能计算集群，而存储则采用在每个服务器提供一个共享目录的方式。由于单一服务器性能和容量有限，将无法满足部分高要求研发目录，导致整体运算任务卡慢，效率低下。同时，数据均存于服务器上，存在单点故障风险。

3. 高性能计算集群+高端阵列方案

同样在计算侧构建高性能计算集群，存储采用国际高端阵列存储。由于阵列存储为专用硬件，产品溢价高，相同的固态硬盘价格是通用服务器里的5-10倍。高昂的专用硬件设备下，维保费用也居高不下。此外，产业安全也成为芯片设计企业慎重选择该方案的一大要素。

那么从实际出发，兼顾高性能计算+大容量+高可靠+高性价比+自主创新特性的存储方案，真的有吗？

有！深信服专为IC设计用户提供高性能存储方案
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当前，深信服已发布基于分布式存储架构的高性能存储解决方案，针对芯片企业在设计仿真阶段所面临的存储焦虑，以自主创新助力芯片产业高速发展。

IC设计文件存储以元数据读写操作为主，占比高达60%。因此，解决元数据的性能是满足解决芯片设计高性能需求的关键能力。

深信服自研的多活元数据服务，每个节点均部署3个轻量化的MDS元数据服务，并将整个文件系统目录进行分段后均衡分布到各个MDS，从而充分利用每个存储节点的计算性能。

这一创新，相比于传统NAS单文件服务器架构和主流分布式存储架构MDS主备架构，EDS的元数据处理能力提升N倍（N=集群节点数）。

文件系统为提升文件访问效率，通常会将元数据缓存到内存中，业务访问时直接从内存返回，平均缓存一百万量级元数据需要4GB内存，由于IC设计中元数据量巨大，一旦需求超过了其内存的缓存量，应用访问将从硬盘访问，时延过高，导致业务卡慢。

EDS自研矩阵式存储算法，可放大内存能缓存的数据规模，每4GB内存可缓存七百万量级文件的元数据，元数据内存命中率相比传统分布式存储提升7倍，相同硬件配置下，可大幅提升元数据的读取效率，提升业务访问速度。

此外，为了进一步提升芯片设计环节小文件性能低和解决写入放大的问题，深信服自研了高性能分层技术，并在高性能层中，对文件的写IO进行排序和聚合，再追加写入容量层，这种写入方式具备读写高性能和节约成本带来高性价比等优势：

1. 小文件聚合成大文件（64MB）后写入，可避免写放大造成空间浪费；

2. 数据追加写可消除机械盘随机IO，充分发挥机械硬盘顺序写性能优势，提升高性能层数据回刷速度；

3. 采用数据追加写，可降低EC写惩罚影响，提升写性能。

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目前，深信服高性能分布式存储EDS在芯片设计用户这一实际应用场景中，性能已成功达到国外龙头存储厂家的中高端阵列！并且，已交付国内诸多知名芯片设计客户，帮助国产芯片设计企业实现降本增效。

此外，深信服已先后与包括速石科技在内的多家芯片生态合作伙伴签署战略合作协议，在半导体芯片行业数字化转型方面展开深度合作，为芯片企业提供高效的一站式芯片研发平台，有效解决海量小文件存储难题的同时，充分满足芯片仿真任务对存储底座大带宽、高吞吐的性能需求，实现大幅提高芯片研发效率，降低研发整体成本，助力国产芯片产业高速发展。

不论是算力还是应用，深信服始终站在芯片行业用户业务视角，以稳定可靠、性能卓越、安全有效、智能便捷的解决方案助力芯片企业向前发展。

数字化转型是时代大势所趋，也是中国芯片企业构建优势和弯道发力的机会。未来，深信服也将持续携手更多芯片企业，让芯片行业用户的数字化更简单，更安全，以数字化实现转型腾飞！