Virtualisierung unterstützt verteiltes Engineering

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Eine effiziente, standortübergreifende Kollaboration ist nur möglich, wenn das Kopieren und Transferieren von Daten möglichst eliminiert wird. Realisiert werden kann dies mit einer zentralen Datenhaltung und Virtualisierung. Analog zu Servern und Storage-Systemen lassen sich auch Clients virtualisieren und als virtuelle Maschinen im Rechenzentrum betreiben. Hierbei gibt es verschiedene Optionen: von der zentralen Applikationsbereitstellung auf Terminal-Servern oder mittels Applikationsvirtualisierung über das Hosten individueller Desktops im Rechenzentrum durch den Aufbau einer Virtual Desktop Infrastructure (VDI) bis hin zu einem Anwendungsstreaming. Zur Umsetzung der unterschiedlichen Konzepte stehen mehrere Virtualisierungslösungen zur Verfügung, zum Beispiel Citrix XenDesktop, Citrix XenApp, Microsoft Remote Desktop Services oder VMware Horizon.

Bei VDI werden wie bei der Servervirtualisierung das Betriebssystem und die Applikationen durch einen Hypervisor von der physischen Hardware im Rechenzentrum getrennt. Jeder Benutzer hat im Gegensatz zu einem Shared Desktop einen dedizierten Desktop, über den er selbst CAD-, CAM- oder CAE-Aufgaben problemlos durchführen kann.
Da die Anforderungen an die benötigten Clients gering sind, können bei der Umsetzung eines virtuellen Desktop-Ansatzes fast alle Endgeräte verwendet werden – von Notebooks über Tablets bin hin zu Thin- und Zero-Clients. Auch vorhandene Desktop-PCs sind möglich.

Nvidia-Grid-Technologie

Möglich wurde die VDI-Nutzung im Engineering-Bereich durch neue Lösungen und Technologien. So war es noch in der jüngsten Vergangenheit für die Visualisierung von 3D-Anwendungen erforderlich, dedizierte hochperformante Workstations zu nutzen. Mit aktuellen Visualisierungstechnologien und vor allem der Weiterentwicklung der Nvidia-Grid-Architektur, die eine Hardware-Virtualisierung des Grafikprozessors bietet, hat sich diese Notwendigkeit erübrigt. 3D-Grafiken können heute zentral im Rechenzentrum vorgehalten und im LAN oder über WAN-Strecken verschlüsselt an Client-Systeme von Remote-Anwendern bereitgestellt werden („Remote-Visualisierung“).
Als erste Wahl bei den Virtualisierungs-Hypervisoren haben sich Citrix XenServer und VMware vSphere herausgestellt. Relevante Lösungen für die Remote-3D-Visualisierung bieten vor allem die drei Software-Unternehmen Citrix, VMware und Nice an. Ein Beispiel ist Citrix XenDesktop mit HDX 3D Pro. Von Nice stehen als Remote-Management-Lösungen Nice EnginFrame und Nice Desktop Cloud Visualization (DCV) zur Verfügung.

Betrieb heterogener Infrastruktur kein Problem

Eine VDI-Struktur zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Windows oder Linux Sessions parallel auf einem System laufen und der renderfähige Desktop an die Clients über ein spezielles Protokoll übertragen wird. Das heißt, mit einer Remote-3D-Visualisierung kann die 3D-Grafik typischer OpenGL-Applikationen performant über das Netzwerk zur Verfügung gestellt und serverseitig gerendert werden. Generell ist eine VDI-Infrastruktur problemlos sowohl für das Pre-Processing als auch das Post-Processing im Rahmen von Engineering-Dienstleistungen zu nutzen.
Es liegt auf der Hand, dass für die Realisierung einer VDI-Umgebung serverseitig eine Infrastruktur erforderlich ist, die eine extrem hohe Rechenleistung bietet. Das Flaggschiff von Transtec (Tübingen) ist das System Cuda 4240, ein GPU Compute Node mit zwei Formfaktoren, der eine hohe Performance auf Basis der Tesla- und Grid-Architektur von Nvidia sicherstellt. Zur Hardware-Ausstattung gehören maximal zwei Intel-Xeon-Prozessoren der E5-2600v4-Serie, bis zu 1 024 GByte Hauptspeicher (LRDIMM) und bis zu vier Nvidia-Tesla-GPUs. Eingesetzt werden können die Tesla-Karten K8, K10, K20, K20X, K40M und K80 (Kepler) oder im Rahmen einer virtualisierten Lösung bis zu 4 Nvidia Grid K1 und K2 (Kepler). Auch der Hochleistungsgrafikprozessor Nvidia Tesla M60 wird unterstützt. Die Systeme sind für den Citrix XenServer und für VMware vSphere zertifiziert. Es lassen sich sowohl Windows als auch Linux verwenden.

Vereinfachte Administration, geringe Kosten

Ein entscheidender Vorteil der Client-Virtualisierung liegt in der Reduzierung des hohen Aufwands für die Administration einzelner Arbeitsplätze und in der Bündelung von Lizenzen. Standardisierung und Zentralisierung der IT-Infrastruktur vereinfacht das Management, bietet eine bessere Wartbarkeit und reduziert die Help-Desk-Aufwände. Ein großer Nutzen einer VDI-Lösungsarchitektur besteht auch darin, dass remote immer auf einen aktuellen Datenbestand zugegriffen werden kann und keine Notwendigkeit zur Erstellung zeitaufwändiger Replikationen besteht.
Durch die zentrale Datenhaltung wird darüber hinaus die Sicherheit deutlich erhöht, da die Daten im Rechenzentrum effektiv gegen Diebstahl und Verlust geschützt werden können; zudem entfällt die unter Sicherheitsaspekten oft kritische Übertragung von CAE- oder CAD-Daten zwischen einem Server und einer Workstation. Und nicht zuletzt bietet eine VDI-Infrastruktur auch unter Kostengesichtspunkten Vorteile. Zum einen ermöglichen die dedizierten Visualisierungsserver, die das Rendering im Rechenzentrum übernehmen, eine optimale Hardwareauslastung und machen kostenintensive Workstation-Hardware auf Client-Seite überflüssig. Zum anderen können bei Unternehmen, die auf eine Entwicklung nach dem „Follow-the-Sun“-Prinzip setzen, Lizenzkosten eingespart werden. Und nicht zu vergessen ist, dass durch den Einsatz einfacher Endgeräte wie Thin Clients auch die Energiekosten reduziert werden.

Investitionen dennoch notwendig

Vor der Einführung einer VDI-Lösung muss ein Unternehmen allerdings auch die damit verbundenen Herausforderungen exakt analysieren. Ein Punkt betrifft die Sizing-Thematik im Rechenzentrum, also die eventuell erforderliche Erweiterung der Infrastruktur im Hinblick auf CPU-Leistung, Arbeitsspeicher, Storage-Kapazität und Performance sowie das Netzwerk, was Investitionen erforderlich macht. Transtec unterstützt hier Unternehmen mit einem breiten Service-Angebot, das von der Ermittlung des konkreten Hardware-Bedarfs und der Software-Beratung über das Design der virtualisierten Systemumgebung und die Durchführung einer Proof-of-Concept Installation bis hin zur Lösungsimplementierung reicht.

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