High Performance Computing: Virtuelle Workstation-Umgebung

Viele CAD-Anwender stehen vor neuen Herausforderungen, weil die Entwicklung von Prototypen, Formen und Werkzeugen oder die Modifikation von Einzelteilen immer mehr zur Teamarbeit wird. Nicht nur Ingenieure im Unternehmen, auch externe Spezialisten oder Konstrukteure bei Zulieferern arbeiten heute Hand in Hand. CAD-Applikationen und -Daten müssen daher idealerweise allen Beteiligten gleichzeitig und unabhängig vom Standort zur Verfügung stehen, wenn man ein Projekt reibungslos und zügig abwickeln möchte.

Zuteilung von Grafikleistung

Mit einer virtuellen Workstation-Umgebung können alle Mitglieder von Entwicklungsteams gleichzeitig zu jeder Zeit, von jedem Ort aus und vor allem von jedem beliebigen stationären oder mobilen Arbeitsplatz auf CAD-Anwendungen und gemeinsame Projekte zugreifen. Ist eine sichere VPN-Verbindung vorhanden, genügt ein Link auf der Webseite, um Konstruktionsbüros und Lieferanten an die Kundenanwendung anzubinden. Alle arbeiten dann so, als würde sich eine Workstation auf ihrem Schreibtisch befinden.
Die Hardware-Voraussetzungen am lokalen Arbeitsplatz sind dabei minimal, weil die virtuelle Workstation-Umgebung sowohl die Daten als auch die Rechenleistung zentral vorhält. Herkömmliche Desktop-Systeme, Notebooks, mobile Workstations, aber auch Thin Clients und Zero Clients eignen sich als lokales Zugangsgerät, sofern die Netzanbindung genügend Bandbreite für die Datenübermittlung bietet. Die Anwender profitieren von mehr Arbeitskomfort und Produktivität durch die verbesserte Flexibilität bei der Arbeitsplatzwahl und durch eine hohe Mobilität etwa bei der Arbeit am Notebook.

Keine Abstriche bei der Performance

Eine beliebte, weil unkomplizierte Lösung für eine virtuelle Workstation-Umgebung besteht aus einer Rack-Workstation und der dazugehörigen Virtualisierungssoftware. Spezielle Prozessorarchitekturen und Datenübertragungsprotokolle unterstützen die Zusammenarbeit über virtuelle Arbeitsumgebungen.
Ein Teil der Rechenleistung der zentralen Graphical Processing Units (GPUs) steht der virtuellen Maschine zur Verfügung. Technologien zur Grafikbeschleunigung erhöhen zusätzlich die Grafikleistung: Die virtuelle Maschine greift mit der Pass-Through-Technologie direkt auf die GPU zu und leitet Grafikanweisungen am Hypervisor vorbei direkt an den Grafikprozessor weiter. Eine Shared-vGPU-Option bietet dabei bis zu acht Benutzern maximale virtuelle Grafikleistung in jeweils zugeteilten Zeitscheiben.
In vielen Fällen genügt die verfügbare zentrale Rechenleistung. In einigen sehr aufwändigen Anwendungsfällen, zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode, die viele Kerne für ihre Berechnung benötigt, empfiehlt sich aber eine detaillierte Bestandsaufnahme und Bewertung der Leistungsfähigkeit auch von anderen Infrastruktur-Komponenten wie etwa die WAN-Anbindung.
Abhilfe bietet hier eine Optimierung der Datenübertragung, um die Zusammenarbeit durch eine langsame VPN-Verbindung nicht zu verzögern. Das PCoIP-Datenübertragungsprotokoll beispielsweise überträgt schnell die durch das Host-Rendering berechneten Pixel des digitalen 3D-Prototyps. PCoIP verringert durch unterschiedliche Kompressionen bei der Datenübertragung das Datenvolumen, zum Beispiel von Icons, Dialogfeldern oder der grafischen CAD-Inhalte. Zudem unterstützt das Protokoll die zentrale und flexible Zuteilung von Bandbreite durch den IT-Administrator.

Arbeitsplatz ohne Abstriche

Eine virtuelle Workstation soll die gleichen Funktionalitäten wie eine lokale Workstation bieten. Die Independent-Software-Vendor (ISV)-Zertifizierung gewährleistet dies: Dabei werden in enger Abstimmung mit Softwareherstellern deren MCAD- und 3D-Applikationen zusammen mit Grafikbeschleunigern und anderen Systemkomponenten getestet. Die Zertifizierung erfolgt durch den Softwareanbieter.
Nicht nur interne und externe Konstrukteure, die mobil arbeiten können, profitieren von einer virtuellen Workstation, sondern auch IT-Administratoren. Die Einrichtung einer virtuellen Workstation erfolgt in wenigen Schritten. Neue Releases, Patches und Security-Updates werden nur einmal zentral im Rechenzentrum verwaltet und flexibel auch an neue autorisierte Anwender verteilt. Von zentraler Bedeutung ist die Datensicherheit: Die sensiblen Konstruktionsdaten bleiben sicher auf dem Server des federführenden Unternehmens. rt

Peter Beck ist Systems Engineer Workstation bei Dell Deutschland.