CAD Virtualisierung auf dem virtuellen Vormarsch

Die CAD-Virtualisierung prescht mit Riesenschritten voran. Bei der Performance haben virtuelle Desktops bereits mit lokalen Workstations gleichgezogen. Jetzt legt eine neue Generation von Server-Grafikkarten bei Benutzerdichte, skalierbarer Leistung und Integrierbarkeit in bestehende Infrastrukturen nach, was die Flexibilität und Kosteneffizienz nochmals erhöht.

CAD-Workstations nach Bedarf aus einer Private Cloud virtualisiert bereitzustellen – für Konstruktions- und Fertigungsunternehmen ist dieser Schritt reizvoll. Wegen der besseren Zusammenarbeit über verteilte Standorte hinweg und der einfachen Anbindung von Geschäftspartnern bei hoher Datensicherheit. Hinzu kommen Kosteneffizienz sowie Zeitersparnis und Flexibilität bei der Bereitstellung der CAD-Arbeitsplätze. Diese Vorteile sind dank der jüngsten technologischen Entwicklungen, allen voran zwei neue Server-Grafikkarten für die Desktop-Virtualisierung von NVIDIA, jetzt noch einfacher zu realisieren. „Die technologischen Neuerungen in Kombination mit dem verbessertem Support und gestaffeltem Lizenzmodell erleichtern es Firmen, die CAD-Virtualisierung besser an den individuellen Bedürfnisse auszurichten sowie einen größeren Nutzen daraus zu ziehen“, erklärt Markus Radtke, Geschäftsführer beim IT-Systemhaus CEMA in Dortmund.

Doppelte Leistung und Anwenderdichte

Die zwei neuen Flaggschiffe von NVIDIA, Tesla M60 für Rack-Server und Tesla M6 im platzsparenden MXM-Format für Bladeserver, sind seit vergangenem Herbst auf dem Markt. Sie bilden das Rückgrat des neuen NVIDIA Grids 2.0. Wie schon beim Vorgängermodell teilen sich mehrere CAD-Desktops einen virtuellen Grafikprozessor (vGPU), so dass mehrere parallele Anwender auf einer Grafikkarte arbeiten können. Dies ermöglicht es, per Mausklick High-Performance-Workstations mit mittlerer bis hoher 3D-Grafik- und Rechenleistung lokal im Unternehmen oder per Remote-Zugriff bereitzustellen. Als Endgeräte reichen Standard-PCs, Thin Clients oder Notebooks. Der externe Zugriff per Internet benötigt eine Bandbreite zwischen 2 bis 8 Mbit/s.

Tesla M60 und M6 basieren auf der neuen Maxwell-Architektur. Sie liefern doppelt so viel Leistung als die bisherigen Kepler-basierten Karten K1 und K 2, die NVIDIA Ende 2016 in den Ruhestand schickt. Das bedeutet doppelt so viele Anwender auf einer Karte. „Konnten auf der Grid K2-Karte bis zu 16 Konstrukteure gleichzeitig arbeiten, versorgt Tesla M60 jetzt rund 32 parallele CAD-Anwender pro Server mit ausreichend Rechenleistung. Unternehmen skalieren damit kosteneffektiver“, veranschaulicht Radtke die Vorteile des Performancesprungs. Tesla M60 stellt die Leistung von etwa zwei M5000-Desktopkarten bereit.

Höhere Flexibilität und Kosteneffizienz

Virtualisierungskunden der CEMA geht es zwar auch um Kostenvorteile, weil teure Server-und Client-Hardware eingespart werden kann. In den Vordergrund rücken jedoch immer mehr die strategischen Vorteile. „Firmen wollen ihre IT-Infrastruktur weiter flexibilisieren und zugleich das Gesamtsystem vereinfachen, damit sie neue Anforderungen schneller umsetzen können“, sagt Radtke. Als Beispiel nennt der CEMA-Manager einen Automobilzulieferer. Dieser plant, seine bestehende 3D-Virtualisierungslösung durch Tesla M60 abzulösen, um mit einer schlanken, skalierbaren vGPU-Plattform rasch auf sich ändernde Erfordernisse im Markt oder innerhalb der Wertschöpfungskette reagieren zu können. Die 15 Catia-Konstrukteure arbeiten bislang remote auf 15 Grafikkarten, die auf drei Servern installiert sind. Künftig reichen zwei Tesla M60-Karten und ein Standard-Server. Das Unternehmen gewinnt dadurch Flexibilität, weil die IT-Abteilung nicht länger auf eine 1:1-Konfiguration angewiesen ist, sondern die Grafikleistung nach Bedarf an gleichzeitig aktive Benutzer zuteilen kann. Durch die frei skalierbare Ressourcen-Zuweisung lassen sich unterschiedliche GPU-Anwenderprofile mit einer Karte intelligent bedienen. Dies gilt auch hinsichtlich von Geschäftspartnern oder Subunternehmern, die in die Wertschöpfungskette eingebunden werden sollen. Wenige Mausklicks genügen, um das Master Image mit allen benötigten Anwendungen für Konstruktion und Simulation auf einen virtuellen Desktop zu mounten und für den Remote-Zugriff bereitzustellen. „Gerade in mittelständischen Unternehmen, wo die IT-Abteilung häufig bis zum Anschlag ausgelastet ist, spart das zentrale Management der virtuellen CAD-Workstations wertvolle Zeit“, sagt Radtke.

vGPU für CUDA und den Midrange-Bereich

Mehr Flexibilität bringt auch das neue Lizenzmodell. Es richtet sich stärker an den unterschiedlichen GPU-Anforderungen und Nutzungsszenarien aus. Interessant ist, dass die Grid 2.0-Grafikkarten auch virtuelle Anwender von CUDA unterstützen. Damit sind neben der Grafikvisualisierung auch FEM-Berechnungen in einer vGPU-Umgebung möglich. Unternehmen, die FEM-Berechnungen mit einer CUDA-gestützten Simulationssoftware durchführen, können statt der bislang notwendigen 1:1-Beziehung jetzt mehrere virtuelle User auf eine Grid-Karte schalten.

Für Unternehmen mit weniger hohen GPU-Anforderungen bringt NVIDIA im September 2016 Tesla M10 auf den Markt. Die Grid-Karte im PCIe-Format belegt wie der große Bruder Tesla M60, der mit zweimal 2048 GPUs bestückt ist, zwei Slots. Im Innern sind viermal 640-CUDA-Kerne pro GPU aktiv, insgesamt also 2560. Damit reiht sich Tesla M10 bei der Leistung zwischen die M1200 und Quadro M200 bei den Desktopkarten ein. Verglichen mit Tesla M60 liefert eine einzelne M10-GPU etwa ein Drittel der Leistung und kann bis zu 64 parallele Anwender bedienen. „Firmen mit hoher Anwenderdichte und geringerem GPU-Bedarf können dadurch die Kosten pro User senken“, sagt Radtke. Tesla M10 wird ungefähr zum halben Preis einer M60 zu haben sein.

VMware zieht nach, Best Practices für CATIA-Anwender

Nachdem lange Zeit nur Hypervisor von Citrix vGPU nutzen konnten, ist mit NVIDIA Grid 2.0 das direkte Durchreichen der virtualisierten GPU als Shared PCI-Device an mehrere virtuelle Maschinen auch unter VMware ESXi möglich. Voraussetzung sind eine VMware Enterprise Plus-Lizenz sowie Versionsstände voder höher. Der Migrationsaufwand für bestehende Citrix- und VMware-Plattformen ist der gleiche. Vom Nachrüsten der Grid-Karte rät Radtke ab. Wirtschaftlich sinnvoller und technologisch sicherer sei es, den Schritt zur CAD-Virtualisierung dann zu machen, wenn turnusmäßig der Wechsel auf die neueste Hardwaregeneration ansteht, um in diesem Zug die physischen CAD-Rechner durch virtuelle Workstations abzulösen.

Test- und Produktivbetrieb virtueller Umgebungen

Wie sehr die 3D-Virtualisierung an Fahrt aufnimmt, das verdeutlicht der Scalability Guide, den NVIDIA seit März 2016 für CATIA-Anwender bereitstellt. Dabei handelt es sich um Best Practices, die aus dem Test- und Produktivbetrieb von virtuellen CATIA-Umgebungen basieren. Adressiert werden beispielsweise die Systemvoraussetzungen der Host Server, Einstellungen der Virtuellen Maschinen oder Anwenderdichte pro Server bei unterschiedlichen GPU-Anforderungen. „Diese Empfehlungen geben erste Anhaltspunkte über Aufwand und Machbarkeit einer CATIA-Virtualisierung. Für einen Proof of Concept sollten interessierte Firmen sich erfahrene Partner wie die CEMA ins Boot holen“, sagt Radtke. Er lädt dazu ein, NVIDIA Grid 2.0 im Demo-Center der CEMA testen.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.