本頁說明在 Google Cloud NetApp Volumes 上，電子設計自動化 (EDA) 工作負載的架構模式。
NetApp Volumes 提供高度可擴充的 NFS 共用儲存空間，可支援 EDA 工作負載。這類工作負載會處理百萬兆位元組規模的資料集，其中包含數百萬個小型檔案、執行大量中繼資料的目錄作業，並在數千個運算核心中驅動突發的平行 I/O。NetApp Volumes 可從專案大小的磁碟區擴充至大容量磁碟區，並視需要搭配 FlexCache，讓設計程式庫、工具鍊和暫存資料保持可存取狀態，適用於混合式和扇出式設計。下列模式會將常見的 EDA 部署模型對應至這些功能。
如需 GitHub 參考實作 (例如 eda-all-on-cloud 和 eda-hybrid-cloud)，請參閱 Cluster Toolkit EDA 範例。
架構模式
下表摘要說明 EDA 工作負載的常見模式。最適合您使用案例的模式，取決於主要資料的所在位置，以及您想如何擴充讀取效能和運算資源。
| 模式 | 用途 | 主要 NetApp Volumes 功能 |
|---|---|---|
| 運算叢集的大容量磁碟區 | 設計資料和工具鍊位於 Google Cloud ，且需要大規模的單一共用命名空間 | 大容量集區和磁碟區、多磁碟區版面配置，以及部署群組生命週期 |
| 將工作負載遷移至雲端 | 主要資料集位於地端部署環境或其他區域，您需要雲端運算資源來因應尖峰需求 | 來自地端部署 ONTAP 來源、預先填入和預先存在的磁碟區的 FlexCache |
| 透過擴散傳遞功能快取擴充效能 | 讀取密集階段需要的匯總處理量或區域性，超過單一匯出作業可提供的量 | 每個大型磁碟區有多個 FlexCache 磁碟區或多個儲存空間端點 |
使用大容量磁碟區做為運算叢集的檔案儲存空間
當運算和永久資料都在 Google Cloud中執行時，請使用這個模式，例如綠地 EDA 農場、遷移的設計中心，或擁有資料集的專屬雲端爆發分割區。
大容量磁碟區解決的挑戰
大容量磁碟區可滿足大規模 EDA 工作負載的高容量、效能和並行需求。這項設定可解決下列問題：
容量限制：可容納大型工作集，例如程式庫、IP 區塊和迴歸暫存資料。
高負載的中繼資料和 I/O：處理密集的中繼資料路徑 (包括
readdir和stat作業)、小型隨機 I/O，以及高循序頻寬。
建議的版面配置
請根據資料的生命週期和存取模式，將資料分割到多個磁碟區，而不是將所有資料都放在單一的大容量磁碟區中。
下表說明資料分割的建議版面配置：
| 磁碟區角色 | 常見的資料類型 | 存取模式和生命週期 |
|---|---|---|
| 工具 | 供應商二進位檔和授權 EDA 安裝項目 | 以讀取為主、保留時間長且匯出作業穩定 |
| 程式庫 | PDK、標準單元和參考設計 | 以讀取為主、檔案數量龐大，且可透過用戶端屬性快取調整功能獲益 |
| 首頁 | 使用者點檔案和小型專案狀態 | 混合讀取/寫入和中等中繼資料速率 |
| 暫存 | 執行目錄和中繼結果 | 高流失率、最大容量和最高 IOPS 需求 |
Cluster Toolkit 藍圖 eda-all-on-cloud 會佈建這個版面配置，並透過 NFS 掛接 NetApp Volumes，在 Slurm 管理的 Compute Engine 分區中。
大容量磁碟區的使用時機
如要建立大於 4.8 TiB (Flex Unified) 或 15 TiB (Premium 和 Extreme) 的磁碟區，請建立大容量磁碟區。 這類磁碟區可擴充至非常大的容量，並提供更高的處理量和 IOPS 上限。超過單一端點限制的暫存和程式庫磁碟區，都適合採用這項設定。
大量資料的用戶端分配
大容量磁碟區會向同一個匯出作業公開多個儲存空間端點 (IP 位址)。將 NFS 用戶端分散至多個端點，以調度總處理量，並避免單一 IP 位址成為瓶頸。你可以使用下列任一選項：
循環式 DNS (建議用於大規模部署)：建立 Cloud DNS A 記錄，列出多個 IP 位址。使用 FQDN 掛接，讓每個用戶端在掛接時解析為一個位址。如果變更 DNS 記錄，請重新掛接。
靜態分片：將用戶端分成多個群組，並將每個群組掛接到所選端點，以確定負載位置。
在全雲端架構中，您可以在一個 Google Cloud 區域中為工具、程式庫和暫存空間佈建個別的 NetApp Volumes 匯出項目。工具和程式庫會保存主要用於讀取的參考資料；暫存空間則會保存執行目錄和檢查點，通常是容量很大的磁碟區。相同 VPC 中的 Slurm 管理 Compute Engine 節點會使用 NFS 掛接每個匯出項目。儲存空間部署在 base 部署群組中，而運算資源則部署在 cluster 群組中，因此您可以在不刪除磁碟區的情況下，擴充或刪除叢集。
爆量至雲端
如果授權設計資料保留在內部部署或遠端 ONTAP 系統中，且您想在 Google Cloud 運算資源上執行迴歸、特徵化或尖峰容量工作，但不想先複製整個程式庫，請使用這個模式。
運用 FlexCache 解決混合雲儲存空間的挑戰
FlexCache 磁碟區 可提供下列優點，解決 EDA 環境中常見的混合雲儲存空間難題：
類似 LAN 的存取效能：WAN 延遲和頻寬會限制雲端運算核心讀取內部部署資料集的速。為解決這個問題，FlexCache 會在工作集快取至本機後，在本機提供讀取負擔大的階段和中繼資料作業。
隨選區塊層級快取：在每個工作開始前將完整程式庫複製到雲端，會導致啟動延遲並重複儲存。FlexCache 只會快取存取的資料區塊，因此可縮短啟動時間，並減少整體雲端儲存空間用量。
一致的來源：您不必管理不相連的資料副本，而是可以在雲端使用本機 NFS 匯出功能，同時在地端部署來源磁碟區中維護單一一致的副本。
FlexCache 行為和特性
您可以在 NetApp Volumes 中建立 FlexCache 磁碟區，指向現有的 ONTAP 來源磁碟區。快取資料的讀取作業由 Google Cloud提供服務。冷讀取會從 ONTAP 來源磁碟區擷取區塊一次，然後在本機提供這些區塊。根據預設，寫入作業會使用寫入迴避：快取會將寫入作業轉送至來源，並使受影響的快取資料失效，藉此確保各快取之間的一致性。
以下是 EDA 環境的 FlexCache 主要特徵：
僅限提取的區塊層級快取：只有存取的資料會耗用快取容量。對於每次執行時只會部分存取的大型程式庫，稀疏磁碟區的效率很高。
一致的最新讀取內容：從快取或來源讀取的資料一致。如果寫入模式符合 FlexCache 指南，這個方法就適合用於共用參照程式庫。
暖機後讀取延遲時間與 LAN 類似：中繼資料密集和處理量密集的讀取階段 (例如程式庫遍歷和重複參照檔案) 在工作集快取後，效能會有所提升。
預先填入：為避免首次存取時受到冷讀處罰，請先為已知執行清單預先填入目錄，再開始工作。
混合式參考藍圖
eda-hybrid-cloud 會使用 pre-existing-network-storage 掛接現有磁碟區，例如工具、程式庫、主目錄和暫存。磁碟區可以是標準 NetApp Volumes 匯出內容、大容量磁碟區或 FlexCache 磁碟區。在叢集藍圖外佈建儲存空間，可避免在拆除運算資源時意外刪除儲存空間，並支援您在 ONTAP 中管理的 FlexCache 來源。
請參考下列作業準則：
快取磁碟區的大小應根據工作集設定，而非原始磁碟區的完整容量。
停用或限制來源磁碟區 (ONTAP 中) 的存取時間更新，避免不必要的快取失效。
-atime-update詳情請參閱「FlexCache 總覽」。只有在流程需要嚴格的跨快取拒絕讀取語意時，才啟用全域檔案鎖定。這種做法會增加延遲時間，並將可用性與原始連結配對。
規劃來源與Google Cloud之間的網路連線和頻寬。使用寫入迴避時，寫入量大的階段仍會受到來源或網路連結的限制。
在混合式讀取爆量架構中，權威工具和程式庫資料位於內部部署的 ONTAP 系統。NetApp Volumes 會在 Google Cloud 中透過 WAN 或私人連結參照這些來源，主機 FlexCache 磁碟區。Slurm 節點會 Google Cloud 掛接 FlexCache 匯出內容。資料處於「溫暖」狀態時，系統會從快取提供讀取作業；冷讀取作業則會從地端部署來源擷取區塊。對於從雲端運算接收大量寫入流量的暫存和檢查點，請在與叢集相同的區域中建立獨立的雲端原生暫存磁碟區，將寫入作業保留在本地，而不是透過 FlexCache 將持續寫入流量傳送至地端部署來源。
透過擴散傳遞功能快取調整效能
如果單一匯出作業 (即使是容量很大的磁碟區) 無法為流程階段提供足夠的匯總讀取總處理量或用戶端扇出，請使用這個模式。
您可以透過下列兩種方式實作擴散傳遞功能：
扇出 FlexCache 磁碟區
建立多個由相同來源磁碟區支援的 FlexCache 磁碟區，並在不同快取上掛接不同的運算集區 (或工作類型)。每個快取都會獨立升溫，在不同的 NetApp Volumes 端點之間擴充讀取 I/O，並隔離工作負載之間的資源爭用，例如程式庫預先處理與長期迴歸。
下表比較單一和多個 FlexCache 部署方法。
| 做法 | 秤量裝備 | 缺點 |
|---|---|---|
| 單一 FlexCache | 簡單易用，一個掛接路徑 | 一個快取容量和處理量上限 |
| 多個 FlexCache (擴散傳遞功能) | 匯總快取讀取處理量；每個集區的隔離 | 要管理的磁碟區變多；工作集分散在各個快取中 |
| 僅限來源 (無快取) | 單一網站最強大的寫入一致性 | 雲端運算的 WAN 延遲 |
如果事先知道工作輸入內容，請在每個擴散傳遞功能快取上使用預先填入功能。
透過多個端點在大型磁碟區上擴散傳遞功能
大規模的大容量磁碟區和 FlexCache 磁碟區會為每個磁碟區公開多個 IP 位址。將每個 IP 視為儲存端點，並各自擁有連線時段預算。
如果您有數百或數千個 NFS 用戶端，請考慮下列事項：
降低每個用戶端 RPC 時段資料表項目：例如，NFSv3 上每個用戶端 8 個時段，因此每個端點的待處理作業總數會維持在建議限制內 (整個伺服器陣列中每個端點約 10,000 個時段)。詳情請參閱「Linux NFS 並行」。
在端點之間分散掛接：使用 Cloud DNS 循環配置或靜態分片。
如要實作 FlexCache 擴散傳遞功能，請使用一個來源磁碟區 (地端部署 ONTAP 或 Cloud ONTAP 模式磁碟區)，備份 NetApp Volumes 中的多個 FlexCache 磁碟區。使用不同的消費者 (例如 Slurm 分區或工作類別) 掛接每個快取，以隔離工作集，並在匯出作業中讀取負載。
如要實作多端點擴散傳遞功能，請使用一個大容量磁碟區，在多個 IP 位址上公開相同的 NFS 匯出項目。將用戶端分配到這些端點，方法是為每個 IP 位址指派固定用戶端群組，或是掛接 DNS 名稱，每個掛接點會解析為一個位址。每個端點都有自己的連線預算，分散用戶端有助於避免將整個伺服器陣列的 I/O 集中在單一 IP 位址。
合併模式
在正式版 EDA 環境中，您可以結合這些架構模式，進一步提升效能：
全雲端：使用大容量暫存磁碟區，以及較小的標準磁碟區，供工具和住家使用。
混合式：使用 FlexCache 處理程式庫和工具，並透過雲端佈建的暫存磁碟區處理工作輸出內容。
扇出：每個網站或排程器佇列使用 FlexCache，加上多端點 DNS，適用於雲端原生大型暫存磁碟區。
根據各層級的容量和效能需求，選擇相應的磁碟區服務等級和集區類型 (Flex 統合式一般容量或大容量)。詳情請參閱「服務等級」。