Сегодня в 19:00 по московскому времени в Сан-Хосе на территории конвент-центра имени МакЭнери начнётся конференция по графическим вычислениям NVIDIA GTC. На этом ежегодном мероприятии традиционно встречаются программисты, дизайнеры и разработчики игр. С недавних пор среди участников GTC увеличилась доля разработчиков систем виртуальной и дополненной реальности, конструкторов и специалистов в области суперкомпьютерных вычислений. Всех интересуют технические подробности анонсированных новинок и нестандартные подходы к оптимизации использования современных графических ускорителей. Ещё до начала конференции своим опытом поделились инженеры турецкого аэрокосмического производственного комплекса – TAI.

Примерно в пятнадцати минутах от храма Августа в Анкаре находится уникальный производственный комплекс TAI, принадлежащий вооруженным силам Турции. В нём разрабатывают и выпускают десятки летательных и космических аппаратов различного назначения. От планеров, вертолётов и самолётов до беспилотников и АМС.

TAI завершила программу модернизации истребителей F16 (фото: tai.com.tr).
TAI завершила программу модернизации истребителей F16 (фото: tai.com.tr).

Штат уже насчитывает свыше тысячи трёхсот инженеров, и в ближайшие пару лет их число планируется удвоить. Такой стремительный рост вызывает много технических проблем и требует новых подходов к развитию ИТ-инфраструктуры центра. Отделы передовых и плановых разработок, отдел прототипирования и другие подразделения TAI много работают с CAD-приложениями (например, Siemens NX) и специализированными программами для моделирования физических процессов. Им требуются всё более мощные графические процессоры и многоядерные конфигурации рабочих станций, способные раскрыть их потенциал.

Одновременно специфика работы состоит в том, что большую часть времени выделенные одним инженерам вычислительные мощности простаивают, в то время как они остро требуется другим. Представим, что в феврале отделу поручили заняться проектом, для которого требуется выполнить колоссальное количество расчётов. Каждый инженер запросил у менеджера апгрейд и обосновал в служебной записке, что ему требуется вдвое больше ОЗУ, мощный процессор и пара лучших видеокарт профессионального уровня (NVIDIA Quadro). Заявку выполнили, проект сдали, а дальше отдел переключается на доработку старого проекта и другие рутинные задачи, на решение которых хватило бы куда более скромной конфигурации. Забирать у них новое железо и передавать другим, как переходящий приз?

Турецкий спутник дистанционного зондирования Gokturk-2 (изображение: TAI).
Турецкий спутник дистанционного зондирования Gokturk-2 (изображение: TAI).

С одним инженером так может помучаться системный администратор (и даже с парой десятков смог бы, наверное), но когда их уже без малого полторы тысячи, а штат продолжает расти – надо искать более изящное решение. Например, уходить от схемы «один инженер – одна рабочая станция», пересаживать всех за тонкие клиенты и виртуализировать объединённые вычислительные мощности.

В TAI так и попробовали сделать при помощи серверного ПО Citrix XenServer, виртуального рабочего стола Citrix XenDesktop и XenApp. Затем к ним добавили приложения для работы с чертёжной графикой Siemens PLM Viewer и Oracle AutoVue. Сотрудники подключались с ноутбуков и простеньких ПК через VPN к мощным серверам в локальной сети центра и более эффективно распределяли ресурсы между собой.

Эффект использования Citrix XenDesktop в AutoCAD (изображение: nvidia.com).
Эффект использования Citrix XenDesktop в AutoCAD (изображение: nvidia.com).

Однако если дисковое пространство, оперативную память и виртуализированные процессорные ядра таким образом было легко выделять в соответствии с текущей нагрузкой, то с графическими процессорами ситуация осталась прежней. Пока видеокарта выполняет задачи одного инженера, она недоступна другим, даже если используется всего на пять процентов.
Для дальнейшей оптимизации требовалось какое-то более специфическое решение, и в TAI обратили внимание на технологию NVIDIA Grid, которая позволяет виртуализировать графические процессоры и динамически распределять их между несколькими пользователями. Это было именно то, что надо. Схема «один инженер – один ГП» превратилась в более гибкий вариант, позволяя одновременно использовать одну видеокарту восьми инженерам сразу.

Дополнительно было решено сделать два кластерных пула для задач разной степени сложности. Серверы Dell R720 с графическими картами GRID K1 (768 ядер CUDA) выделяются для менее требовательных к ресурсам проектов, а с картами GRID K2 (3072 ядер CUDA) – для срочных и наиболее сложных. Оба пула оказались достаточно компактными, чтобы разместиться в имеющемся помещении серверной. За счёт применения тонкого техпроцесса 28 нм они не потребовали прокладки усиленных линий питания и усиления системы охлаждения.

Проектирование с NVIDIA GRID позволяет использовать графические эффекты без ущерба для производительности (изображение: nvidia.co.uk).
Проектирование с NVIDIA GRID позволяет использовать графические эффекты без ущерба для производительности (изображение: nvidia.co.uk).

Системный администратор TAI Сердар Кайа так прокомментировал эффект апгрейда: «В ИТ-отделе назрела необходимость создания инфраструктуры виртуальных рабочих столов (VDI) и динамического распределения ресурсов ГП среди виртуальных машин. Технология NVIDIA GRID для VDI оказалась подобна закиси азота для двигателя спорткара. Вы можете использовать азотный ускоритель для мгновенного увеличения мощности автомобиля, когда вам требуется сделать рывок – это именно то, что GRID сделала для наших виртуальных машин».

Директор IT-отдела в TAI Гульсен Бэйрамуста добавляет, что ключевыми эффектами такой оптимизации стало снижение энергопотребления всей ИТ-инфраструктуры, уменьшение уровня шума, упрощение логистики и удешевление обслуживания. Теперь любой инженер в TAI получает столько вычислительной мощности, сколько ему требуется в данный момент – безо всяких заявок и других бюрократических проволочек.

Использование NVIDIA GRID с Citrix XenDesktop (изображение: citrix.com).
Использование NVIDIA GRID с Citrix XenDesktop (изображение: citrix.com).

Дополнительно работа стала комфортнее за счёт технологии удаленного дисплея с малой задержкой. Это фирменный способ взаимодействия с виртуальной машиной, при котором экран виртуального рабочего стола передаётся напрямую через протокол удаленного доступа без этапов промежуточного перекодирования.

Сегодня TAI стремительно развивается за счёт современной ИТ-инфраструктуры. В центре выполняют разработку, производство, модернизацию, интеграцию и техническое обслуживание огромного перечня летательных и космических аппаратов. Хочется верить, что подобные оптимизации произойдут и на российских предприятиях.