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. 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
    DEPO Computers
    0,00
    Компания
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 9

      +2
      За статью спасибо.
      Какие тонкие клиенты вы предлагаете использовать? DEPO Sky Zero?
      В каком крупном проектном учреждении уже реализована подобная схема?
      На каких CAD системах тестировалось.?
      % экономии средств?
        +1
        1. Да, для удаленного доступа используется решение DEPO Sky Zero на базе хост-карты и портала производства компании Leadtek, которые являются нашими партнерами.
        2. Например, решение удаленной работы в CAD реализовано в одном НИИ — но основной задачей была не оптимизация а безопасность.
        3. Все CAD-приложения будут работать с «локальной» производительностью. В первых трех конфигурациях используется виртуализация — Parallels обеспечивает превосходную производительность физической карты в виртуальной среде (5-15% потерь), а в «топовых» конфигурациях и вовсе работа ведется на физических графстанциях, только через PCoIP, а он, как известно, обеспечивает наивысший результат при аппаратном кодировании. Так что разницы между локальной работой и удаленной практически не будет, и не важно в каком софте работать.
        4. % экономии рассчитать не просто, но навскидку ситуация примерно такая. Если взять 10 двухпроцессорных графических станций с Quadro 5000 на борту (примерно как конфигурация №4, только без удаленного доступа), то это решение будет на 10% дороже чем то, что описано в статье. Если брать 10 графических станций с удаленным доступом, то разница будет еще больше. Но экономия средств хоть и существенный, но не основной параметр в подобных системах. Ультра плотность и безопасность — вот основной плюс.
        0
        Тестировалось ли с AutoCAD? Практически всегда он использует только один процессор, который и становится узким местом. 12 процессоров в таком случае могли бы «обслужить» 12 пользователей, но это уже 4GB RAM и 1/6 от Quadro — не очень впечатляет.
        Насколько я знаю существует проблема с пробросом видеокарт при виртуализации, как у Вас с этим вопросом?
        К тому же «менее 1U» на 1 рабочее место при штате в 200 проектировщиком многовато.
        Статья слишком поверхностная, не хватает реальных данных.
          0
          *12 ядер конечно же
          Новые Xeon E5-2600 будут уже 8 ядерные, итого 16 ядер.
            0
            Почему будут, 10-ядерные E7 уже есть))
            0
            1. Да, и AutoCAD тоже. Но, как я уже писал, совершенно не важно какой софт — разницы между локальной работой и удаленной не будет. Ядра (потоки) можно распределять как угодно. Если работаем только в AutoCAD, то достаточно и одного-двух. А если в фоне еще пару задач висят, то можно и больше. 1/6 от Quadro не выйдет — видюха отдается виртуалке целиком и полностью. В этой статье описано подробней.
            2. Да, проблема существует. Но не для Parallels Workstation 6 Extreme.
            3. Организацию с 200 проектировщиками тремя неполными серверными стойками не испугаешь.
            4. Какие реальные данные вас интересуют?
            +1
            Интересует результат тестов для 1-3 конфигурации в SPECviewperf. Уверено что проводили.
            Тестировали ли в MicroStation Graphics Benchmark?
            Также интересует применимость такого решения при использовании САПР на базе Microstation? при Luxology рендеринге? при генерировании чертежей?

              0
              Результат теста SPEC есть в этой статье. Там конфигурация аналогична №3. Результаты превзошли все ожидания, поэтому дальнейшие тесты производительности видеоподсистемы не проводились.
              Применять можно в любой САПР.
              Luxology mode, насколько я понимаю, использует CPU при расчете, поэтому грамотно распределив ресурсы можно получить высокую производительность при рендеринге. А если он поддерживает сетевой рендеринг, то возможно организовать многопоточную систему, как описано в статье — несколько хостов объединить в единый вычислительный ресурс.
                0
                Да, в Luxology поддерживается сетевой рендеринг. Спасибо за интересную информацию. Есть о чем задуматься.

            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

            Самое читаемое