千萬門級(jí)FPGA芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

朱瑜

摘要：高檔芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)中，數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)。采用虛擬化技術(shù)構(gòu)成NetApp8060中心存儲(chǔ)分布式虛擬化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)3個(gè)子公司存儲(chǔ)資源共享，給出了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)雙活容災(zāi)與備份功能，以及存儲(chǔ)快照技術(shù)，快速恢復(fù)丟失數(shù)據(jù)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器系統(tǒng)的一體式虛擬化技術(shù)，構(gòu)成FPGA芯片設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可滿足千萬門級(jí)FPGA芯片設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：FPGA；EDA；虛擬化；快照

中圖分類號(hào)：TN791 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）06-0143-01

1 引言

集成電路芯片技術(shù)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，為完成高水千萬門級(jí)FPGA芯片設(shè)計(jì)，必須建立相應(yīng)的企業(yè)云與虛擬化EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）設(shè)計(jì)平臺(tái)，將 設(shè)計(jì)軟硬件資源通過虛擬化技術(shù)部署在企業(yè)中心機(jī)房云端，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理，在平臺(tái)上進(jìn)行EDA設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的快速部署，降低成本、節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。在此平臺(tái)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是關(guān)鍵的核心技術(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)與系統(tǒng)很多技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，但其核心技術(shù)是分布式虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、雙活容災(zāi)與備份功能的實(shí)現(xiàn)、存儲(chǔ)快照等。統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)在存儲(chǔ)效率，虛擬服務(wù)器和虛擬桌面的即時(shí)虛擬機(jī)（VM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)拷貝、以及虛擬數(shù)據(jù)中心備份和業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案等領(lǐng)域提供業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)。

2 高性能虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

存儲(chǔ)方案如圖1所示。

（1）分布式虛擬化。本文采用NetApp8060中心存儲(chǔ)器虛擬化，將所有的SATA、SAS和SSD混合硬盤構(gòu)成一個(gè)全局的塊存儲(chǔ)系統(tǒng)，分配給3家子公司獨(dú)立使用與管理，且互相隔離。這樣的技術(shù)節(jié)省了投資，一臺(tái)存儲(chǔ)提供多個(gè)子公司使用，并且混合硬盤虛擬化模式，帶來的是寫I/O性能顯著提升，最大的使用到SSD盤的高速性能，滿足并發(fā)用戶激增時(shí)對(duì)寫I/O性能的嚴(yán)格要求。

（2）中心云平臺(tái)虛擬化服務(wù)器共享存儲(chǔ)陣列。連接到共享存儲(chǔ)陣列時(shí)，VMware ESX支持VMware虛擬機(jī)文件系統(tǒng)（VMFS）和網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)（NAS），中心各應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行虛擬化可提高運(yùn)行效率，共享服務(wù)器資源。

（3）數(shù)據(jù)RAID-DP保護(hù)。虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)中的數(shù)據(jù)保護(hù)要求比傳統(tǒng)物理服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)中的要高。 數(shù)據(jù)保護(hù)是共享存儲(chǔ)設(shè)備的首要特征。NetApp RAID-DP是一種先進(jìn)的RAID技術(shù)，作為所有FAS系統(tǒng)的默認(rèn)RAID級(jí)別提供。RAID-DP可防止單個(gè)RAID組中同時(shí)丟失兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器。部署非常經(jīng)濟(jì)； 使用默認(rèn)RAID組的開銷僅為12.5%。 這種彈性和存儲(chǔ)效率使得RAID-DP上的數(shù)據(jù)比存儲(chǔ)在RAID 5上的數(shù)據(jù)更安全，并且比RAID 10更具成本效益。

（4）雙活容災(zāi)。選用NetApp8060雙主控容災(zāi)備份功能，即有兩臺(tái)相同的主控機(jī)，子公司1由于規(guī)模比較大，其應(yīng)用單獨(dú)運(yùn)行在主控機(jī)A上，當(dāng)發(fā)生故障無法自動(dòng)修復(fù)時(shí)候，自動(dòng)切換到主控B上，所有應(yīng)用與進(jìn)程均不受到影響，同樣的子公司2和子公司3日常使用主控B，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換使用主控A，實(shí)現(xiàn)雙活容災(zāi)。兩臺(tái)存儲(chǔ)主控設(shè)備均處于運(yùn)行狀態(tài)，互為冗余，可相互接管的應(yīng)用模式來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的高可用，高安全性。

（5）存儲(chǔ)快照技術(shù)，快速恢復(fù)丟失數(shù)據(jù)。在不影響生產(chǎn)操作的情況下我們選用了NatApp提供基于陣列的備份技術(shù)，這些備份僅消耗存儲(chǔ)塊級(jí)更改，可以在一天中提供多個(gè)恢復(fù)點(diǎn)。備份是存儲(chǔ)陣列中的集成組件，因此快照提供的恢復(fù)時(shí)間比任何其他方式提供的恢復(fù)時(shí)間更快。

3 結(jié)語

采用虛擬化技術(shù)構(gòu)成中心存儲(chǔ)虛擬化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)子公司存儲(chǔ)資源共享，給出了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)雙活容災(zāi)與備份功能，以及存儲(chǔ)快照技術(shù)，快速恢復(fù)丟失數(shù)據(jù)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器系統(tǒng)的一體式虛擬化技術(shù)，將 設(shè)計(jì)軟硬件資源部署在企業(yè)中心機(jī)房云端，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理，高效地在 設(shè)計(jì)平臺(tái)上進(jìn)行EDA 設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的快速部署，極大地降低成本、節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，本文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)平臺(tái)，已設(shè)計(jì)鑒定了3500萬門FPGA芯片產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：The virtualized technology was used to construct the NetApp 8060 central storage virtualization system. The storage resources of the Group's three subsidiaries were shared， and the data storage disaster recovery and backup functions were provided. The snapshot technology was used to quickly recover lost data. Combining the integrated virtualization technology of the network and server systems， the FPGA chip design system can meet the design requirements for 10 million gate FPGA chips

Key words：FPGA；EDA；virtualization；snapshot