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Entwurf Flexible CAE-Umgebung für die Simulation

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dank aktueller Technologien können virtuelle Umgebungen kostenintensive Workstation-Hardware für die Visualisierung hochkomplexer Konstruktionen ersetzen.

Virtuelle Infrastrukturen können kosteneffizient Architekturen ablösen, die auf dedizierten Workstations basieren.
Virtuelle Infrastrukturen können kosteneffizient Architekturen ablösen, die auf dedizierten Workstations basieren.
(Bild: Transtec)

In der Vergangenheit mussten für die Visualisierung komplexer 3D-Anwendungen hochperformante Workstations genutzt werden, die mit hohen Kosten verbunden waren. Mit aktuellen Visualisierungstechnologien und der Weiterentwicklung der Nvidia-Grid-Architektur, die u. a. eine Hardware-Virtualisierung des Grafikprozessors umfasst, hat sich das erübrigt: 3D-Grafiken und Konstruktionszeichnungen können heute zentral im Rechenzentrum vorgehalten und im LAN oder über WAN-Strecken verlustarm als verschlüsselte Grafik-Daten an Client-Systeme bereitgestellt werden. Das Schlagwort lautet Remote-Visualisierung. Auch MB Tech, Teil des französischen Konzerns Akka Technologies, hat diesen Weg eingeschlagen.

Das Unternehmen ist ein Engineering- und Consulting-Dienstleister für die Mobilitätsbranche. In Frankreich hat Akka ein Remote-Visualisierungs-Projekt bereits erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine private Cloud auf Windows-Basis realisiert, da dort Windows-Desktop-PCs im 3D-Bereich genutzt werden. Ein ähnliches Modernisierungsprojekt wollte MB Tech auch für seine Standorte in Deutschland und Tschechien starten. Hier gab es jedoch andere Voraussetzungen, da Linux-basierte Systeme im Einsatz sind.

Flexibel Simulieren bei sinkenden Kosten

Das strategische Ziel des Projekts war es, den Fachbereichen für Simulation und Berechnung eine flexible und zuverlässige CAE-Umgebung zur Verfügung zu stellen, bei gleichzeitig sinkenden IT-Kosten. Zukunfts- und Investitionssicherheit, sowie eine problemlose Erweiterung der Umgebung waren weitere Ziele des Projekts. Zu den konkreten Anforderungen an die neue Lösungsumgebung gehörten die Beibehaltung des etablierten Workflows und Handlings des Datenvolumens mit einem parallelen Arbeiten der Mitarbeiter ohne Performance-Einbußen. So sollte zum Beispiel auch sichergestellt werden, dass die Mitarbeiter mit der VDI-(Virtual Desktop Infrastructure-)Lösung wie gewohnt mit zwei Monitoren arbeiten können. Zudem sollte der Datentransfer innerhalb der Netzwerke zwischen den Standorten minimiert werden.

Höchste Leistung bereitstellen

Im Rahmen des Projekts hat Transtec eine ganzheitliche Lösung auf Basis von Transtec-GPU-Systemen mit Nvidia-Grid-Karten in Verbindung mit Nice-Software und Centos Linux konzipiert und realisiert. Es handelt sich dabei um eine VDI-Struktur, bei der mehrere Linux User Sessions parallel auf einem System laufen und der render-fähige Desktop an die Clients über ein spezielles Protokoll übertragen wird. Da die Anforderungen an die benötigten Clients minimal sind, können bei der Umsetzung eines VDI-Ansatzes nahezu alle möglichen Endgeräte verwendet werden. Auch vorhandene Desktop-PC-Systeme können problemlos weiter genutzt werden.

Zentrale Datenhaltung im Rechenzentrum

Die Transtec-Lösung umfasst zur Zeit zwei leistungsstarke VDI-Server. Zur jeweiligen Ausstattung gehören unter anderem zwei Intel-Prozessoren Xeon E5-2680 V3 mit 2,5 GHz, 8x 32 GB DDR4 RAM, zwei SAS-2-HDDs mit 300 GB und eine Nvidia Grid K2 GPU. Als Remote-Management-Lösung wurden die Nice EnginFrame und der Nice Desktop Cloud Visualization (DCV) Remote Visualization Stack installiert. Damit können bis zu 20 Remote-Sessions zeitgleich unterstützt werden. Nice DCV ist eine heute im CAE- und CAD-Umfeld häufig eingesetzte Software-Lösung, die es in Kombination mit Grid-GPUs von Nvidia ermöglicht, auch auf Thin-Clients höchste Grafik- und Rechenleistung bereitzustellen.

Die Nice-DCV-Architektur unterstützt eine zentrale Datenhaltung im Rechenzentrum. Dadurch entfällt auch die unter Sicherheitsaspekten oft kritische Übertragung von CAE- oder CAD-Daten zwischen einem Server und einer Workstation. Zudem spielen durch diesen Lösungsansatz auch Bandbreitenbeschränkungen keine Rolle, die gerade bei komplexen Visualisierungen oft den Austausch von großen Datenmengen unmöglich machen.

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