Как известно, рабочие станции для профессионального использования подбираются с учетом максимально возможной нагрузки на аппаратную составляющую. Не смотря на то, что эта пиковая нагрузка в среднем не превышает и 20% рабочего времени. Все остальное время основные ресурсы высокопроизводительной станции простаивают, что делает систему неэффективной. Учитывая, что пользователь CAD-приложения ведет проект «от простого к сложному», на разных этапах разработки и проектирования ему понадобятся совершенно разные по производительности вычислительные мощности.
Как создать индивидуальное рабочее место, позволяющее оперативно подбирать необходимую для работы платформу и, при этом обеспечивать удобный доступ к данным пользователя?

На основе предыдущих разработок по консолидации CAD-систем и виртуализации графических станций, компания DEPO Computers разработала ультра плотное решение для оптимизации рабочего процесса пользователей 3D-приложений. Решение состоит из серверной части и клиентской. Серверная часть включает в себя 1U-графические станции, расположенные в ЦОД предприятия. Клиентская часть – это компактные терминальные клиенты, которые подключаются к локальной сети предприятия непосредственно на рабочем месте пользователя. В общих чертах, решение позволяет проектировщику с любого рабочего места подключиться к оптимальной для работы аппаратной платформе. Войдя в домен под своими учетными данными, пользователь получает доступ к своему рабочему столу и всем файлам, которые хранятся на СХД в его личном выделенном пространстве. Таким образом, отпадает необходимость держать парк «топовых» графических станций только из-за того, что у проектировщиков несколько дней в месяц есть в них потребность.


Попробуем смоделировать ситуацию возможного применения решения. У нас 10 проектировщиков, которые занимаются разработкой чего-либо. Вначале – это создание базовых элементов, затем – проектирование объектов с постепенным усложнением моделей, и, в итоге – финальная сборка с последующим рендерингом или каким-либо другим расчетом. Рассмотрим идеальную ситуацию – рабочее время проектировщиков рассчитано так, что в определенный момент времени они находятся на разных стадиях разработки, а, следовательно, нуждаются в разных вычислительных ресурсах. Разделим условно сложность графических задач на пять уровней, плюс шестой – финальный расчет. Таким образом, нам необходимо получить 5 конфигураций графических станций и рендер-сервер (или сервер/кластер для расчетов).

Конфигурация №1

Графика начального уровня сложности. Т.е. работа над проектом только началась, объекты не сложные и задачи не требуют высокой производительности ни от видеокарты, ни от центрального процессора. Реализовать два рабочих места с такими требованиями возможно путем виртуализации графических станций. Берем профессиональную графическую станцию DEPO Race V770R1U в конфигурации: 2 х Intel Xeon X5690, 48Гб ОЗУ ECC Reg, 2 x NVIDIA Quadro 600, PCI-E SSD 100Гб, 3 х SATA RAID5, 2 x PCoIP Host Card, 2 x PCoIP Portal. На скоростной PCI-E SSD устанавливаем локальную ОС и программное обеспечение для виртуализации Parallels Workstation 6 Extreme. Затем настраиваем две виртуальные машины с параметрами: 2 вычислительных потока, 8Гб ОЗУ, Quadro 600 и половина массива RAID5 для установки ПО. В распоряжении хост-машины остается 20 вычислительных потоков и 32Гб оперативной памяти – эти ресурсы войдут в вычислительный кластер, который будет решать финальную расчетную задачу для всех пользователей. В этой конфигурации мы достигаем высочайшую плотность вычислительных мощностей – в 1U вмещается 2 профессиональные графические станции и 1 вычислительный сервер.

Конфигурации №2 и №3

Графика среднего уровня сложности, конфигурации будут построены по тому же принципу. Отличие будет состоять в выборе видеоадаптеров и распределении вычислительных ресурсов. К примеру, в конфигурацию №2 установим NVIDIA Quadro 2000 и выделим 3 потока с 12Гб ОЗУ. Конфигурация №3 может быть оснащена видеокартой 4000 серии, 4 потоками и 16Гб оперативной памяти.

Конфигурации №4 и №5

Построим на базе рабочих станций DEPO Race C770R1U без применения виртуализации. Это позволит использовать вычислительные ресурсы без малейших потерь производительности. Таким образом, мы получаем две конфигурации №4 c Quadro 5000 на борту, и для «топовых» графических задач – две конфигурации №5 с двумя 6-ядерными процессорами каждая и 3D-видеокартой NVIDIA Quadro 6000.

Подведем итоги

Мы получили 10 рабочих мест в 5 разных конфигурациях, подобранных по уровню сложности выполняемых графических задач. Так же у нас есть 3 хост-машины, которые мы объединяем в высокопроизводительный кластер, позволяющий параллельно обрабатывать в сумме до 54 потоков. И все это вмещается всего лишь в 7U высоты 19-дюймовой стойки – это меньше юнита на рабочее место!

Подробнее о принципе работы удаленного доступа. Пользователь через свой терминал имеет возможность подключиться к любой виртуальной или физической графической станции, имеющей PCoIP хост-карту и находящуюся в пределах локальной сети предприятия. Исключение составляют те рабочие станции, на которых уже открыта сессия и ведется работа другим пользователем. Элементарными средствами планирования рабочего процесса и резервирования рабочих станций можно обеспечить хорошо отлаженный процесс распределения вычислительных ресурсов между пользователями, в зависимости от сложности задач, выполняемых ими в данный период времени.

Оперативный доступ к личным данным и рабочим документам обеспечивается при использовании перемещаемых профилей. Т.е. не важно, с какого терминала, и, тем более, к какой рабочей станции пользователь производит подключение. В любом случае, введя свои учетные данные, он получает свой рабочий стол, свои ярлыки и сетевые папки. Учитывая, что конфигурации ПО всех графический станций будут идентичны, проектировщик сможет продолжать работу на любой из машин.

Технология передачи 3D и видео без потерь качества и производительности основана на аппаратной компрессии и декомпрессии видеопотока. Хост-карта сжимая видео, направляет поток по протоколу PCoIP в локальную сеть. А клиентское устройство, который подключен к той или иной хост-карте, разжимает его и передает на один или два монитора с Full HD разрешением. Терминал поддерживает любые USB и аудио устройства, не нуждается в ОС и потребляет мало электроэнергии. Он абсолютно бесшумен и не занимает много места на столе.

Преимущества применения решения DEPO Computers для консолидации CAD-систем и оптимизации рабочего процесса очевидны:

• Высочайшая плотность вычислительных ресурсов. В среднем приходится менее 1U стоечного пространства на 1 рабочее место.
• Надежность и отказоустойчивость. Тонкие клиенты не имеют движущихся частей и операционной системы. Рабочие станции построены на серверной платформе. Имеют надежную компонентную базу, отказоустойчивое дисковое хранилище.
• Безопасность. Вся информация хранится и обрабатывается в ЦОД. Терминал выполняет роль консоли и не содержит никакой информации, что пресекает возможность хищения интеллектуальной собственности предприятия.
• Эффективность. Используя сбалансированное распределение вычислительных ресурсов в зависимости от задач, исключаются простои, и достигается максимальная загрузка рабочих станций.
• Удобство работы и обслуживания. При выходе из строя терминала, замена и восстановление рабочего процесса производится за считанные минуты. А рабочие станции сосредоточены в одном месте, что облегчает доступ к ним системного администратора.

Usikoff,
технический специалист DEPO Computers