NICE DCV

Au fil des ans, la station de travail est devenue un outil performant pour la visualisation de nombreuses applications 3D. Cela a débuté par la CAO 2D, qui s’apparentait beaucoup à travailler sur une planche à dessin, et a constamment été amélioré jusqu’aux visualisations 3D actuelles de pièces et de machines complexes en temps réel. Le traitement graphique d’application « Big Data » tel qu’il est requis dans l’environnement HPC fixe de nouveaux défis à la station de travail. La performance de rendu 3D des cartes graphiques peut à peine suffire pour satisfaire à ces exigences sans cesse croissantes.  

En conséquence, les investissements initiaux puis les mises à jour nécessaires pendant la durée de vie de la station de travail influent directement sur la compétitivité d'une entreprise.

Sécurité

Sur des stations de travail classiques, l’administrateur doit consacrer beaucoup de temps pour maintenir les systèmes d’exploitation et les applications à jour et les protéger contre des attaques de phishing ou de virus provenant des supports USB utilisés.

Vu que les données générées sur des stations de travail, par exemple des plans de conception 2D/3D ou des résultats d’analyse, sont très sensibles, elles doivent bénéficier d’une protection et de sauvegardes efficaces. Une solution de visualisation centralisée en salles informatique est la meilleure manière de procéder car les données sont protégées plus efficacement d’un point de vue physique (aucun accès direct aux données via des ports USB ou des graveurs de DVD) et elles sont sauvegardées plus sûrement via les processus de sauvegarde centralisés.

Possibilité de solution

Dans ce contexte, le produit « NICE Desktop Cloud Visualization» (« NICE DCV » en abrégé) s’avère être une alternative intéressante à la station de travail classique car il constitue une réponse à bon nombre des défis cités.

L’architecture de NICE DCV se compose du serveur DCV et de plusieurs terminaux « DCV EndStations » qui accèdent à ce serveur. Le serveur DCV dispose de processeurs performants et d’un ou plusieurs GPU (Graphics Processing Unit) de la série NVIDIA Quadro ou GRID. Le serveur DCV exécute l'application 3D et se charge également des tâches de rendu sous OpenGL ou DirectX. NICE DCV installe sur le serveur une version adaptée de RealVNC Server. Windows 7, Windows Server 2008 R2 (pas en mode terminal server), RedHat Enterprise Linux 5.x et 6.x ou SUSE Enterprise Server 11 sont utilisables comme système d’exploitation. Celui-ci peut être installé directement sur le serveur DCV ("Bare Metal") ou en alternative dans une machine virtuelle au sein d’un hyperviseur.

Source: https://www.nice-software.com/products/dcv

Le logiciel « DCV EndStation » peut être installé sur des PC et des ordinateurs portables sous Windows 7, 8.1, RedHat Enterprise Linux 5.x et 6.x, SUSE Enterprise Server 11 ou Mac OS X. « NICE DCV EndStation » utilise un client RealVNC pour accéder au serveur NICE DCV. Sur le plan matériel, la configuration du poste de travail est peu exigeante car aucune tâche locale de rendu n’y est effectuée. Ceci correspond parfaitement au souhait d’utiliser des appareils "BYOD" peu coûteux tels que les ordinateurs portables ou les tablettes.

Le serveur DCV encode les données vidéo selon le codec H.264 qui permet de comprimer des données vidéo efficacement sans nuire à la qualité d’image même avec une faible bande passante.

Cette technique permet un affichage fluide et constant des flux traités par le serveur DCV sur le terminal « DCV EndStation”. Cela est également le cas via des liaisons WAN à faible bande passante entre le serveur DCV et le terminal DCV. L’utilisateur peut en outre régler la qualité de la visualisation sur le terminal DCV via la console NICE DCV. Via un réseau local sans fil ou Gigabit Ethernet, le paramètre « Best Quality » permet même d’obtenir un transfert des données vidéo sans aucune perte.

En fonction de la qualité de la connexion, il est possible de surveiller à partir de la console NICE DCV la bande passante utilisée du client RealVNC et de l’adapter aux circonstances.

Lors du rendu de flux vidéos, le serveur DCV donne la priorité au Frame rate au détriment de la qualité de l’image. Ceci permet une représentation fluide dans le client RealVNC, par exemple lors d’une rotation d’un composant complexe dans un espace 3D. La représentation détaillée d’un composant est allégée au cours d’un tel mouvement afin de pouvoir maintenir la fluidité. Lorsque le composant se trouve finalement dans la position souhaitée, les détails manquants sont très rapidement réintégrés dans l’image.

Source: http://www.NICE-software.com/storage/NICE-dcv/2014.0/docs/NICE-dcv-endstation-guide-2014.0-16031.pdf

L’architecture NICE DCV répond à l’exigence d’une localisation des données dans la salle informatique ou dans le cloud. Le transfert de données CAO, consommateur de bande passante et douteux du point de vue de la sécurité de données, entre le serveur et la station de travail n’a plus de raison d’être. Les données restent dans la salle informatique, car le serveur DCV n’envoie que les données vidéo aux postes de travail « DCV EndStation ». En général, les Datacenters disposent d’une infrastructure à 10 GBit qui garantit un accès rapide du serveur DCV aux données à traiter. Pour la visualisation dans le domaine HPC, cet aspect est primordial car l’échange de tels volumes importants de données entre le serveur de fichiers et la station de travail n’est généralement pas possible en raison de limitations de la bande passante. Des visualisations d’éléments finis via des applications telles qu’Ansys ou tout programme utilisant un rendu par Voxel pour la représentation de volumes sont de bons exemples.

La centralisation du stockage des données permet également à plusieurs terminaux DCV d’accéder aux mêmes données. De cette façon, un groupe de travail jouit de possibilités de collaboration plus simples que dans un schéma traditionnel de stations de travail et de serveurs de fichiers. À ce propos, NICE propose le produit « EnginFrame », qui permet notamment à plusieurs utilisateurs de collaborer dans une session. Pour des sociétés qui sous-traitent des projets à des prestataires extérieurs, le processus est simplifié car aucune donnée CAO sensible ne doit être transférée et aucune licence logicielle n’est nécessaire sur les postes de travail. Un accès VPN au serveur DCV et l’installation de « DCV EndStation » sur le poste du prestataire de services externe suffisent. Les applications CAO et les données restent dans le centre de calcul.

Généralement, le serveur DCV dispose de plusieurs GPU. Les GPU peuvent être gérés à partir d’une des machines virtuelles (MV) via le Pass Through GPU. Jusqu’à 8 machines virtuelles sont ainsi possibles en fonction de la configuration du serveur DCV.

Avec l’utilisation de GPUs NVIDIA GRID, le NVIDIA vGPU Manager est ajouté à l’hyperviseur. Ce gestionnaire autorise l’utilisation de 8 VM par GPU GRID. D’un point de vue équilibrage des charges, les ressources GPU du serveur DCV peuvent ainsi être nettement mieux exploitées.

Source: http://www.NVIDIA.com/object/NICE-desktop-cloud-visualization.html

NVIDIA propose deux cartes avec GPU GRID. La carte GRID K1 inclut 4 GPU, combinée à la technologie NVIDIA GRID™ vGPU™, un carte GRID K1 peut pendre en charge jusqu'à 32 utilisateurs. La carte GRID K2, elle, comporte deux GPU GRID « Haut de gamme », pour jusqu’à 16 utilisateurs intensifs.

Pour configurer un serveur DCV avec des GPU NVIDIA GRID, il convient de respecter les recommandations de NVIDIA qui spécifient un nombre maximal de deux cartes GRID K1 et de quatre cartes GRID K2.

Le serveur transtec CUDA 6230 GPU est une machine compatible avec un tel nombre de cartes GRID et qui peut, dans cette configuration, héberger jusque 64 machines virtuelles. Dans ce cas, une bande passante du réseau doit être suffisamment élevée pour cet usage. Dans le serveur CUDA 6230 GPU, cette bande passante est assuré par deux contrôleurs 10 Gigabit Ethernet.

Un serveur DCV héberge l’application et se charge simultanément des tâches de rendu. Il est donc possible d’installer plusieurs VM hébergeant des applications Windows sans serveur de rendu dans la VM. Ceci est judicieux lorsque le matériel virtuel émulé par l’hyperviseur ne permet pas d‘accélération native OpenGL dans le système d’exploitation de la VM. Dans ce cas, les hôtes d’application transmettent des ordres OpenGL au serveur de rendu installé séparément. Le serveur de rendu transmet ensuite les données vidéo encodées H.264 aux terminaux DCV.

Nice recommande d’installer aussi bien les VM hébergeant les applications que serveur de rendu sur un serveur physique afin d’assurer une connexion réseau optimale entre les VMs. Nice a testé et validé deux versions.

La première version utilise en tant qu’hyperviseur KVM (Kernel-based Virtual Machine) d’une distribution Linux adaptée. Les VM hébergeant les applications tournent sous KVM, tandis que le serveur de rendu est configuré directement en tant que service dans la distribution Linux installée. Le serveur de rendu a ainsi un accès direct aux GPU. La connexion réseau entre les VMs et le serveur de rendu s’effectue par le réseau Virtio Host-Only de KVM.

La deuxième version utilise XenServer comme hyperviseur. A côté des VMs hébergeant les applications, le serveur de rendu tourne également dans une VM basée sur Linux. Le serveur de rendu accède aux GPU en recourant au procédé GPU passThrough. Les VM communiquent entre elles par le biais du réseau Xen Virtual.

La répartition en VM hébergeant les applications et en serveurs de rendu est particulièrement intéressante pour les providers de Cloud qui désirent compléter des infrastructures de VMs existantes par des serveurs de rendu.

NICE DCV peut être un élément constitutif important pour l’infrastructure Cloud (privée) d’une entreprise. En plus de la virtualisation de serveurs et d’ordinateurs de bureau, NICE DCV permet désormais aussi de visualiser à distance toutes les tâches qui, jusqu’ici, étaient prises en charge par des stations de travail CAO locales. Il est ainsi possible de remplacer l’un des derniers matériels classiques par un modèle de Cloud privé sûr et flexible.

auteur

Bernd Zell

Senior System Engineer

commentaire

„La tendance au « Server based Computing » se rencontre dans de nombreux domaines de l‘informatique. NICE DCV met à disposition une technologie qui permet de délocaliser vers la salle serveurs des tâches de rendu 3D tournant jusqu’ici sur des stations de travail. 

Cela permet d’étendre la synergie des effets du « Server based Computing » au rendu 3D.“

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