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半导体企业IT转型的正确姿势

2019/10/30    来源:e-works    作者:e-works  熊东旭      
关键字:半导体  IT转型  桌面虚拟化  
随着中国面临越来越大的科技封锁压力,半导体行业已经成为中国制造向高端突破的重点产业。

    如果花同样的钱完成一个计算应用,你是愿意让100台机器跑1个小时,还是让1台机器跑100个小时,相信绝大多数人会选择前者。因为不同时间消耗带来的结果完全不一样,可能事关企业生死。然而,现实情况是企业不可能为了缩短时间而不计成本的IT投入,同时更不会选择接受漫长的等待周期。因此,如何在成本可控的前提下加速业务应用是企业一直在思考的问题。

    为了解决这个矛盾,你可能已经想到了云计算。这种能提供几乎不限量的计算、存储和网络资源的架构,不但能极大的降低企业IT部署和使用成本,还能大幅提升企业的业务效率。无论从哪个方面看,云计算都是解决这个问题的最优办法,其按需使用的特点让成本可控,无需购买和部署软硬件能极大的降低企业IT实施难度、成本和部署周期。

    可以说,云计算的出现让很多企业看到了平衡成本和效率的希望。然而,云计算虽然拥有太多传统IT架构无法比拟的优势,但却并不适用所有企业。对于安全要求不高、资金投入有限的中小企业,云计算绝对是有着巨大的吸引力。然而,对于安全要求极高的企业,云计算并不一定能满足要求。

    比如半导体行业,由于行业的技术壁垒高,企业不可能让数据脱离自身掌控。为了让所有的数据可控,像研发这样的核心业务仍然部署在本地,有些依然采用传统IT基础架构,但更多的是打造私有云,通过桌面虚拟化、服务器虚拟化和存储虚拟化等技术构建私有云平台,既享受云架构的高效灵活,也让数据尽在掌控。

    然而,在几十年的产业发展中,半导体芯片的复杂度已经在快接近物理极限,动辄几十亿、上百亿的晶体管让芯片设计工作日趋复杂,特别在设计输入和仿真环节,庞大的计算量带来了海量的过程数据,而要处理和分析这些数据则对计算、存储以及网络能力形成巨大的考验。

    以往,半导体企业用于EDA设计的硬件平台可能是工作站,这些搭配专业GPU卡的高性能计算平台能对高复杂度的门级网表的“线条类”图形进行抗锯齿处理和计算,区别于传统CPU的串行计算架构,GPU并行计算架构能极大的提升仿真计算过程的效率。然而,再强大的工作站也存在性能极限,随着芯片设计复杂度的提升,工作站平已经不能很好的满足设计需求。

    在安全方面,由于EDA设计都有极高的安全要求,工作站的单机部署模式很容易造成数据的泄露。因此,企业需要一种既安全又高效的平台来支撑新产品的设计。无论从哪个角度看,基于桌面虚拟化的HPC平台都是非常好的选择。

    通常来说,企业搭建桌面虚拟化的时候都会考虑充分利用现有的硬件资源,包括服务器、存储和网络等,通过复杂的集群级联技术进行整合,然后再在平台上部署批处理集群和任务调度软件,但这种集群技术构建方式复杂,实施成本高,由于资源是分布式的,需要通过网络进行调度,资源利用效率比较低。

    目前,桌面虚拟化领域最成熟的方案来自戴尔EMC。与很多桌面虚拟化架构不同,戴尔EMC桌面虚拟化架构采用的是戴尔独有的超融合架构。戴尔EMC利用自身的融合架构优势,将服务器、存储和网络从底层基础设施中分离出来,运行在基于行业标准x86组件的一组公共物理资源上。

戴尔EMC VDI解决方案架构

戴尔EMC VDI解决方案架构

    传统的虚拟化只是将计算、存储和网络等分散资源进行整合,不同资源池之间仍然处于离散状态。以前建设虚拟化项目,需要先在存储上划分资源,然后配置SAN交换机,在虚拟化主机上进行挂载。在使用超融合系统后,这些复杂繁琐的工作不再需要。

戴尔EMC PowerEdge超融合架构

戴尔EMC PowerEdge超融合架构

    戴尔EMC VDI采用的是超融合架构,与传统桌面虚拟化架构不同,戴尔EMC VDI由于将服务器、存储和网络集成到一起,通过与VMware软件的深度兼容,能全面改善企业的数据安全、性能需求和成本投入。一方面,超融合架构能实现比传统桌面虚拟化更高效的IT资源利用,大幅降低了企业单独购买硬件的成本。另一方面,由于戴尔EMC VDI部署在数据中心,本地只是镜像数据,极大的降低了数据泄露风险。

    除了面向研发的桌面虚拟化之外,随着数字化和智能化转型的深入,从管理到生产,企业日常产生的运营数据也越来越多,无论是基于自身业务需求还是构建快速响应能力,企业对更高效率、更灵活、更安全的IT系统架构有着日趋强烈的需求,而将计算、存储和网络三合一的超融合架构能极大的满足这种需求,提升ERPMES、SPC等业务系统的效率和增强安全。

某电子集团半导体部门的戴尔EMC超融合平台

某电子集团半导体部门的戴尔EMC超融合平台

    笔者最近走访了国内某电子集团,他们内部的半导体部门就是利用戴尔EMC的超融合平台,将原来7台ESXi主机上VM及MES DB Oracle实体主机进行了整合。

    实施前,企业原来的邮件系统、生产管理、反病毒、公布栏、保单、表单和电子看板等业务分别部署在7台ESXi主机VM上,原有MES DB Oracle部署在实体存储N3020上,因IOPS在17000而存在性能瓶颈,而戴尔EMC超融合平台VxRail内置了SSD全闪存存储,实际IO性能可达45000-50000,是之前的2.5-3倍。

    对于数据保护,采用EMC Avamar核心技术的VDP,深度集成DD boost将每VM快速备份至Data Domain,如以客戶实际3TB数据量计算,可预估备份时间減少80-90%,原需12小时,现每次完整备份仅需2.5小时;原需3TB备份空间,现消重后完整备份仅需0.15TB;备份网络流量減少90% off,原需流量3TB,现完整备份仅需0.3TB;恢复速度增快30%,原完整3TB恢复14小時,现只需9.8小时。

传统架构与超融合架构对比

传统架构与超融合架构对比

    从实施情况看,电子集团半导体部门是利用戴尔EMC超融合架构对现有虚拟化平台进行改进,都是以VMware服务器虚拟化核心,但在硬件架构上,戴尔EMC硬件与VMware软件兼容性更好,架构稳定性更高。戴尔EMC超融合架构将计算、存储和网络整合到一起,可通过单一图形界面监控软硬件运行状况,运维更加高效和简单,而且在部署和快速扩展能力方面是传统虚拟化架构不可比拟的。

    扩展性方面,戴尔EMC VXRAIL能快速的按需扩展硬件资源,让企业业务的实施更加灵活便捷。通过软件把每台服务器的内部磁盘组成一个共享的资源池,分布式架构可提供更高的存储可靠性。由于是高度集成化硬件系统,戴尔EMC VXRAIL的机房空间占用率更低,只有传统架构的20%,能耗也只有传统架构的50%。

    随着中国面临越来越大的科技封锁压力,半导体行业已经成为中国制造向高端突破的重点产业。无论是国家战略还是产业需求,半导体都需要通过自身的变革加速推动产业的转型。IT作为支撑半导体产业创新和变革的重要支撑,如何通过技术提升效率、降低成本和增强安全正变得越来越重要。

责任编辑:程玥
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