Оптимизация рабочего процесса в CAD-системах
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.
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