Рендер-ферма. Теоретическая часть по подбору железа


    Профессия 3D визуализатора появилась сравнительно недавно. Особенно она востребована в архитектурном дизайне и дизайне интерьеров. Основными инструментами визуализатора являются компьютер, программы 3D-моделирования и визуализации, работы с растровой и векторной графикой. Практически все приложения ресурсоемкие, и чем быстрее «железо», на котором работает профессионал, тем больше денег он сможет заработать.

    Подбору «железной» части и посвящена данная статья.

    Как работают визуализаторы


    Работа визуализатора состоит из двух частей: создание 3D сцены и визуализация. Работа с 3D сценой обычно происходит за рабочей станцией и может быть разделена на несколько работников. Процесс визуализации (рендеринг) хорошо параллелится на несколько компьютеров. Как показывает практика, программное обеспечение по работе со сценой особо не требовательно к «железу» рабочей станции, и упор в основном идет на объем оперативной памяти и видеокарту. Рендеринг же требует максимального количества вычислительных ресурсов. Так как процесс визуализации может занимать несколько часов, ошибка на последних этапах может дорого стоить.

    Обычно визуализаторы стараются использовать максимальные конфигурации в рабочих станциях, так как любая помощь в рендеринге идет только на пользу. Однако, в условиях ограниченного бюджета, все стараются выжать максимум производительности при минимальных затратах.

    CPU или GPU?


    Сейчас в программах визуализации, таких как mental ray, V-Ray, Brazil r/s, Renderman основной обсчет сцен выполняется на CPU, с редкими вкраплениями помощи в виде GPU. Однако ситуация меняется в лучшую сторону и уже начали появляться программы, которые могут использовать простаивающую силу видеокарты в рассчетах 3D визуализации. К ним относится iray.

    Видеокарты появились уже давно, но только сейчас начались хоть какие-то телодвижения в сторону задействования GPU в ресуркоемких рассчетах. Этому способствовало продвижение производителями таких технологий как CUDA и OpenCL. Возможно, через пару лет, баланс нагрузки сместится в сторону GPU, но на данный момент времени это вотчина CPU.

    Основные проблемы рендер-фермы


    Их всего две: тепло и деньги, и они тесно связаны между собой. Не существует идеальной конфигурации, которая решала бы все проблемы сразу. Поэтому нужно искать компромис между стоимостью системы и ее производительностью.

    Процессор


    Выбор процессора, как основного «работника» фермы, самая сложная задача. Дабы расставить все точки над «i», рассмотрим несколько показателей, которые придется нам учитывать.

    Частота процессора

    Все знают простую истину, что частота процессора прямо пропорциональна скорости его работы. Это не всегда так. Разные процессоры на одинаковой частоте могут показывать разную скорость работы. На это влияют такие факторы как:
    • архитектура процессора
    • количество ядер
    • объем кэш-памяти
    • температура процессора

    Чем свежее архитектура, тем производительнее процессор. История знает только пару примеров, когда более свежая архитектура на одной частоте была медленее предыдущей.

    Количество ядер и объем кэш-памяти позитивно влияют на скорость обработки данных. Хотя одного и второго много таки бывает.

    Температуру процессора рассмотрим чуть позже.

    TDP

    TDP — количество тепла, которое нужно отводить от процессора, потому что практически все электричество, которое он потребляет, переводится в тепловую энергию. Intel и AMD по-разному рассчитывают данный показатель, и если упрощенно, то для Intel это типичное тепловыделение процессора, а для AMD — максимальное. Это очень важно, так как при подборе системы охлаждения для систем на процессорах Intel нужно брать хоть немного, но с запасом.

    Процессоры обеих компаний хоть и имеют технологии энергосбережения, однако они почти не работают в условиях 100% нагрузки, которая возникает во время рассчетов.

    Разгон

    С разгоном нужно быть очень аккуратным. Да, разгон дает больше производительности за те же деньги, но есть и ограничивающие факторы.

    Чем больше частота процессора — тем больше тепла он выделяет. При разгоне CPU легко вылетают за рамки теплопакета и их тепловыделение растет по экспоненте. Так как процессоры могут находиться довольно длительное время под нагрузкой, нужно внимательно следить за показателями датчиков температуры. Если будет достигнута критическая температура, то система будет автоматически выключена и вся работа пойдет на смарку. Также дополнительно реализован механизм сброса частоты при достижении критической температуры, и может оказаться так, что процессор из-за слабой системы охлаждения никогда не будет работать на частоте, до которой вы его разогнали.

    Производительность системы не прямо пропорциональна разгону, при разгоне на 50% вы получаете всего около 25% роста производительности.

    Следует обратить внимание на тот факт, что не все процессоры из представленных на рынке можно разгонять. Intel маркирует свои модели суфиксом К, а AMD добавляет Black Edition. Остальные либо будут иметь слабый разгонный потенциал или разгон будет невозможен в принципе.

    Turbo Boost и Turbo Core

    Это две технологии, которые позволяют временно увеличивать частоту отдельных ядер процессора для ускорения работы. Ни одна ни вторая не работают при 100% загрузке всех ядер. Другими словами, забудьте, что они вообще существуют.

    Hyper Threading

    Это технология компании Intel, которая позволяет на одном ядре выполнять два потока. Для операционной системы процессор с 4-мя ядрами и включенной технологией HT, выглядит как 8-ми ядерный. Однако не стоит раскатывать губу, виртуальные ядра дают примерно 20-30% прироста производительности. Но и они лишними не бывают.

    Система охлаждения


    Система охлаждения — залог стабильности работы и эффективности разгона. На данный момент времени применяется несколько типов систем охлаждения. Оно может быть активным или пассивным, воздушным или водяным, с внешним кондиционированием или без него.

    Пассивное охлаждение крайне не рекомендовано для высоких нагрузок. Исключение может составить серверные решения с применением специальных корпусов и кондиционируемой гермозоны. Однако, цена будет соответствующей.

    Воздушное охлаждение сейчас догнало по эффективности водяное, и это при гораздо меньшей стоимости.

    Тепловые трубки

    Тепловые трубки позволяют эффективно и быстро отводить тепло от крышки теплораспределителя процессора. Их количество конечно важно, но не стоит гоняться за радиаторами с максимальным количеством тепловых трубок, всегда нужно проверять эффективность СО по практическим обзорам.

    Иногда производители «хитрят», выводя тепловые трубки на подошву радиатора, мол нет теплопотерь от пайки. Стоит помнить, что важно не наличие прямого контакта с тепловыми трубками или «лишней» пайки, а площади соприкосновения радиатора с крышкой теплораспределителя, чем она больше, тем эффективнее будет отводиться тепло.

    Вентиляторы

    Размер вентилятора и их количество тоже не играет роль, так как для охлаждения важна скорость переноса тепла. Другими словами, чем больше поток воздуха, тем лучше. Одного и того же результата можно достигнуть как с медленно вращающимся 140 мм вентилятором, так и с четырмя скоростными 70 мм. Большими вентиляторы делают для того, чтобы уменьшить шум от системы охлаждения. Следует всегда следить за состоянием вентиляторов и периодически чистить их от пыли. Пыль сильно снижает эффективность системы охлаждения.

    Уровень шума

    Если вам не критичен уровень шума, то задача упрощается. Можно смело брать середнячков из имеющегося на рынке, они все равно справятся за счет более высоких оборотов вентиляторов. Для малошумных систем подбор нужного решения практически всегда будет с ударом по кошельку.

    Стоит отметить, что более высокие обороты вентиляторов быстрее их изнашивают, вызывая еще больший уровень шума. Остановка вентиляторов из-за спекания смазки в подшипниках приводит как минимум к потере части работы. Лучше всего заменять вентиляторы при первом же случае возникновения посторонних шумов в работе.

    Термоинтерфейс

    Хорошая термопаста может помочь понизить температуру процессора на дополнительные 5 градусов (в сравнении с самой дешевой из имеющихся на рынке). И если возникает вопрос, стоит ли покупать что-то дорогое, ответ всегда положительный. Для более эффективной работы системы охлаждения ее приходится часто снимать для очистки. Термопасту следует заменять при каждом демонтировании радиатора, да и периодически ее следует заменять, так как постоянные высокие температуры приводят к ее спеканию, что, в свою очередь, ощутимо снижает ее теплопроводность.

    Корпус


    Если вы используете стойку, то тут выбор очевиден — серверный корпус. Для всех остальных случаев нужно довольно осторожно подходить к выбору «коробки». Однозначно нельзя брать полностью закрытый корпус. Уже через 10 минут система уйдет в отключку из-за превышения температуры внутри. Теплу ведь нужно куда-то деваться! Но и полностью «дырявый» корпус тоже не выход — пыль будет быстрее попадать внутрь.

    Залог успеха — поток более холодного воздуха. Корпус, который позволяет создать такое перемещение воздушных масс и будет самым эффективным. Чем меньше преград на пути потока — тем лучше. Стоит понимать, что идеального решения не существует, эффективность решений может быть легко снижена из-за банального местоположения компьютера в помещении.

    Материнская плата


    Требований к материнской плате не много.

    VRM

    Если вы будете разгонять процессор, то лучше всего брать материнские платы, которые хоть минимально, но рассчитаны на этот самый разгон. В разгоне CPU потребляет гораздо больше энергии (могут «гулять» токи до 10 Ампер!), чем при обычном функционировании, так что чем стабильнее будет система питания, тем лучше. Гоняться за самым дорогим, что есть на рынке, нет смысла, для простой числодробилки с процессором без особого разгона может хватить даже mini-ITX платы. Производители любят кичиться количеством фаз питания. Но, как и в случае с тепловыми трубками, нужно понимать, что банальное использование самых дешевых компонентов может нивелировать качество и стабильность питания.

    Количество слотов памяти

    Много памяти не бывает. Однако во многих «материнках» начального уровня ставят всего два слота, что серьезно ограничивает доступное суммарное количество устанавливаемой памяти. Сейчас оптимальными по цене являются 4GB модули, и в два слота можно поставить всего 8GB. Для некоторых сцен этого может быть недостаточно.

    Максимальный объем памяти для современных, не серверных решений, равен 32GB. Однако, для достижения этой привлекательной цифры, придется использовать весьма дорогостоящие модули объемом 8GB, которые еще и поискать придется. Возможно, более дешевым решением окажется платформа Intel с сокетом 1366 для процессоров i7 первого поколения. В этих CPU используется трехканальный контроллер памяти, который позволяет устанавливать 6 модулей суммарным объемом до 24GB.

    Оперативная память


    Тут правила тоже просты.

    Существуют два основных показателя работы памяти: частота работы и задержки доступа к данным. Для рендеринга данные показатели почти не играют роли. Если вам все же хочется выжать дополнительный один процент ускорения за непропорционально завышенную цену, то берите самое высокоскоростное (=дорогое), что есть в продаже, не ошибетесь. Оптимальным выбором на данный момент времени является память стандарта DDR3-1333 (PC3-10600).

    Стоит также помнить, что для настольных решений не подходят модули с функцией контроля четности (ECC).

    Видеокарта


    Как уже было сказано выше, на данный момент времени GPU слабо помогает в процессе визуализации. Опираясь на факт, что самые популярные программы по работе с 3D умеют использовать ресурсы видеочипа во время работы со сценой, делаем вывод, что для рабочей станции мощная видеокарта будет к месту. Для примитивных «молотилок» видеокарта особо не нужна, и можно легко обойтись интегрированным решением (встроенном в CPU или чипсет материнской платы)

    Если предположить, что завтра появятся программы визуализации, которые активно используют «дурную мощь» GPU, то не факт, что смена парадигмы вычислений будет выгодной.

    Современные производительные видеочипы очень жадные до электроэнергии и выделяют в разы больше тепла, чем процессоры. Материнские платы для игроманов хоть и недешевые, зато позволяют устанавливать до 4х видеокарт одновременно. Теперь главный вопрос, куда летом девать лишний киловатт тепла? Да, рассчеты будут выполняться быстрее, но какой ценой?

    Блок питания


    Мощность данного устройства должна браться не с потолка и не по формуле «самое мощное или дорогое из того, что представлено на рынке», а по формуле «максимальное потребление системы, умноженное примерно в полтора раза». Многие блоки питания не могут обеспечить стабильного напряжения при недостаточной нагрузке, что чревато сбоями. Дополнительно стоит обращать внимание на КПД блока питания. Чем он выше — тем лучше.

    Если выбирать устройства с пассивным или активным охлаждением, то предпочтение стоит отдавать активному охлаждению. Хоть вентилятор в БП и будет дополнительным источником шума и расходным материалом, зато обеспечит более стабильную работу в условиях длительных максимальных нагрузок.

    Заключение


    Надеюсь, данная статья поможет вам хоть немного разобраться в маркетинговых джунглях и выбрать устройства, которые будут оптимальными по соотношению «цена/качество».

    Быстрых вам рендеров! Админь.
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 27

      +3
      спасибо, кэп
        +5
        при чём здесь реднер-ферма?
        советы по выбору оптимального производительного компьютера, не более.
          –1
          А что в вашем понимании является рендерфермой? Огромный суперкомпьютер стоимостью несколько миллионов долларов? Там тоже нужно быть аккуратным в выборе конфигурации и там все те же проблемы, что и для домашней фермы.

          Визуализаторы используют несколько компьютеров даже дома. Это выгодно. У вас есть выбор, или купить новый процессор стоимостью в 1.5 килобакса, или на эту сумму купить еще один комп и получить одинаковый прирост производительности.
            0
            > Огромный суперкомпьютер стоимостью несколько миллионов долларов?
            когда я прочитал заголовок, так и подумал, что будет рассказано об архитектуре кластера для рендеринга.

            > У вас есть выбор, или купить новый процессор стоимостью в 1.5 килобакса, или на эту сумму купить еще один комп и получить одинаковый прирост производительности.

            это справедливо не только для рендер-ферм.
            имхо, рендеринг не делает каких-либо специфических запросов к железу, не зря даже его в тесты различного железа включают, наряду с архивированием и кодированием видео.
              0
              Сам рендеринг конечно не делает. Однако стоит эффективно тратить деньги на это самое железо. Про это статья.
                0
                я так и написал «советы по выбору оптимального производительного компьютера, не более.» :)
          0
          Есть уже готовые серверные программные комплексы (желательно Linux) для рендеринга.
          Например загружаем файл сцены, а на выходе картинка.
          Либо грузим сцену, выбираем положение камеры — на выходе картинка.
            0
            Программных — сколько угодно. Практически все современные рендереры умеют работать в пакетных режимах и кластеризуются — ну, хотя бы в самом примитивном виде — первый кадр на первую машину, второй — на вторую и т.д. Благо баланс между кадрами, как правило, весьма хороший.

            Под Linux тоже умеют работать многие — например, V-Ray, Octane, LuxRender, mental ray, Maxwell, Indigo, Kerkythea, Renderman, Holomatrix и т.д. На самом деле я даже с трудом могу назвать рендереры, которые _не_ имеют портов под Linux — навскиду приходит в голову только Brazil (который ставится как плагин к 3ds Max и отдельно не работает), да AccuRender (который, впрочем, дорогой, дурной и используется в основном только для архитектуры и интерьеров, где анимацию считают редко)
            0
            по поводу CPU vs GPU советую ознакомится с роликом
            www.youtube.com/watch?v=4bITAdWvMXE
              0
              А где про рендер-ферму?
                0
                Соберите несколько компов в одну сеть — получите рендер-ферму в подарок.
                  +1
                  это не правильный подход. правильный это:
                  — ищем свободные $10.000
                  — берем рековый полушкаф на колесах, этак на 12U (ну $150 максимум)
                  — покупаем 6 штук поюзанных DELL PowerEdge 1950, например 2x3.0GHz Xeon 5160/8x1024Mb/2x73Gb 10k SAS/2x650W (если постараться, поискать и поторговаться то в такой конфигурации где-то по $1.100 )
                  — добавляем парочку 3000VA 2U UPS-ников (максимум по $1.000 штука)
                  — втыкаем тудаж простенький 12-ти портовый маршрутизатор (еще от силы двести баксов)
                  — операционки по вкусу, рендер-клиенты по вкусу, систему управления фермой — также по вкусу
                  — придумываем куда это хозяйство прикатить чтоб и не перегрелся, и питания хватило
                  — на оставшиеся деньги покупаем пива на весь творческий коллектив чтоб отметить ввод в строй
                  — профит!
                    0
                    Один DELL PowerEdge 1950 требует 670W. Шесть штук будут выделять 4 киловатта тепла. Не считая остального оборудования. Кондишины, которые будут работать 24/7 и способные отводить данное количество тепла, дополнительно обойдутся вам минимум в $1000.

                    Мало того, для серверного оборудования нужно делать звукоизоляцию, иначе ваш творческий коллектив через неделю откажется выходить на работу.

                    Xeon 5160 — это поколение Core2 да еще и двухъядерные. Один Intel i5 2400 будет раза в два быстрее этого двухпроцессорного монстра, и это при гораздо меньшем суммарном TDP. Компы аналогичной производительности можно собрать всего на 500W. Опа, уже не нужен кондишин.

                    Вместо 7к на серверы можно потратить всего:
                    200$ на CPU
                    150$ MB
                    100$ на память
                    150$ на корпус
                    70$ на винт (можно не тратить если сделать сетевую загрузку OS)
                    — 670$ * 2 = 1340$

                    Вы потратили 7к на серверы, я всего 1340, и получил аналогичную производительность.

                    Это неправильный подход? Как знать…
                      0
                      на момент годичной давности оно было вполне себе нормально :) а так — да, новую ферму собираем на свежих Apple MacMini Server. там есть свои минусы/плюсы, но оно достаточно быстро, нет проблем с надежностью/сервисом, ну и шумят/греют атмосферу они вполне вменяемо.
                        0
                        На момент годичной давности любой из i5 был все еще быстрее данного тазика.
                    0
                    Да ладно. А как эти несколько компов в одной сети заставить обрабатывать одну сцену? Вы про самое интересное не рассказали. Компы собирать и выбирать все умеют.
                      0
                      А там нечего рассказывать. Для 3DMax'а нажать 1 чекбокс и ввести IP-адреса серверов.
                      Можно через backburner, там все аналогично.

                      «Менеджер» раздает задачи всем «подчиненным», все рендерят свой кусочек сцены. Одно ядро занимается одним кусочком. Если вы собрали две восьмипоточных машины, то у вас будет показан прогресс обсчета 16-ти лоскутков сцены.
                        0
                        либо средствами самой трехмерной софтины, либо через менеджер рендерфермы. типа того-же BNR, Rush-а или Qube. да их много таких, и за вполне обозримые бабки (а то и for free). выбор конкретного зависит от спектра поддерживаемых пакетов и рабочих платформ. вот мы себе в сентябре будем новую ферму в Лондоне строить (24 свежих MacMini Server i7 2.0GHz 2630QM/4Gb/2x500Gb) под C4D/Maxwell/AE/Nuke, так рулить будем скорее всего через RenderPal
                          0
                          Памяти не маловато?

                          У Минимаков есть одна проблема — система охлаждения низкопрофильная с тощим вентилятором. Он будет проблемой через пол года использования системы в условиях 24/7

                          Хотя, если СЦ фирменные, то пофиг.
                            0
                            с памятью так это особенности дефолтной конфигурации :) долго думали — брать их по 8Gb но на $5.000 дороже, или потерпеть до конца года и добить потом. а сейчас взять с 4Gb, но добавить к заказу два Promise Pegasus R6. решили что с рейдами оно как-то жить в данный момент лучше. сервис рядом с офисом фирменней не придумаешь, ну и один миник у нас сразу резервный, под горячую замену.
                    0
                    Iray — это очень сырой продукт. Рендерить на видеокартах будут не скоро — не справляется видеопроцессор с такими алгоритмами. Я пытался сравнить vray с iray. Iray и за 20 минут не смог выдать качество, которое достигается на vray за 2 минуты. И это учитывая, что Iray использует и CPU и GPU.
                      +1
                      Будем надеяться, что графические процессоры станут более всеядными, чем есть сейчас, и доточат алгоритмы наконец…
                        0
                        Если графические процессоры станут более всеядными — они уже будут не по карману обычному пользователю. Это разделение уже произошло: GeForce не поддерживают вычисления с двойной точностью и поэтому не подходят для серьезных вычислительных задач, а Quadro и Tesla поддерживают вычисления с двойной точностью, но и стоят на порядок дороже.
                        Революция в массовом сегменте никогда не случится. Каждое устройство должно идеально выполнять свои задачи. Если устройство становится универсальным, то оно либо становится дороже, либо начинает хуже выполнять основную функцию.
                        Чудес не бывает. Графический контроллер Intel, встроенный в процессор, никогда не сможет конкурировать с полноценным видеопроцессором. Так же как и видеокарта в роли сопроцессора, не сможет стать заменой CPU.
                        Об узких местах GPGPU есть множество статей на хабре.
                      0
                      Автор конечно молодец. Рассказал, что все и так умеют. А как насчет софта?
                        0
                        Что именно вас интересует?
                          0
                          Обзор рендеров с точке зрения их сетевой возможности. Например стандартная лицезия в Maya не позволяет больше 8 сетевых рендеров использовать (Backburner). Я извиняюсь, я просто сильно далек от всего этого, но вот теперь потребовалось разобраться.
                        0
                        Что именно вас интересует?

                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.