Provoz RFEM 6 a RSTAB 9 ve virtuálním desktopu (VDI) a prostředí Citrix: Příručka pro optimální konfiguraci

Úvod

Pracovní svět se neustále mění, kde flexibilita a práce nezávislá na umístění získávají stále více na významu. Pro firmy představují infrastruktura virtuálních desktopů (VDI) a řešení Citrix atraktivní možnost, jak zaměstnancům umožnit přístup k jejich obvyklému pracovnímu prostředí odkudkoliv na světě. Tyto technologie centralizují výpočetní výkon a správu dat v bezpečném datovém centru, což vede k jednodušší administraci a zlepšené bezpečnosti dat.

Nicméně prostředí VDI, které bylo původně navrženo pro standardizované kancelářské aplikace, není bez dalších úprav vhodné pro náročné požadavky programů pro 3D modelování a výpočty, jako jsou RFEM 6 a RSTAB 9. Intenzivní využití grafického výkonu, vysoký počet čtecích a zapisovacích operací a vysoká potřeba výpočetního výkonu pro výpočty mohou vést ve virtualizovaných prostředích k významným problémům s výkonem.

Je důležité pochopit, že použití VDI ve srovnání s instalací na fyzické high-end pracovní stanici je vždy spojeno s určitými ztrátami výkonu. Pokud je hlavním cílem poskytnout systém s absolutně maximální rychlostí výpočtu pro rozsáhlé simulace, je klasický fyzický počítač lepší volbou.

Tento článek se proto zaměřuje na ukázání technických parametrů, které umožňují minimalizovat tyto systémové ztráty výkonu, aby bylo možné efektivně pracovat i ve virtualizovaných prostředích.

Tato příručka je určena pro IT manažery, odborníky na integraci systémů a zkušené uživatele, kteří čelí výzvě implementace softwaru Dlubal v infrastrukturách VDI nebo Citrix. Cílem je analyzovat specifické technické výzvy, vysvětlit příčiny výkonových úzkých míst a představit konkrétní, v praxi osvědčené řešení. Zvláštní pozornost je věnována strategickému vyvážení mezi náklady, výkonem a škálovatelností, aby bylo vytvořeno plynulé a produktivní pracovní prostředí pro inženýrské odborníky.

Základy: Infrastruktura virtuálních desktopů (VDI) a technologie Citrix

Co je infrastruktura virtuálních desktopů (VDI)?

Infrastruktura virtuálních desktopů, zkráceně VDI, je technologie, která poskytuje virtualizované desktopové prostředí. Na rozdíl od tradičních fyzických desktopů, kde je operační systém a aplikace nainstalována lokálně na počítači uživatele, jsou v VDI desktopová prostředí hostována a provozována na centrálních serverech v datovém centru nebo v cloudu. Koncoví uživatelé se k těmto virtuálním instancím připojují pouze přes zařízení s přístupem na internet (např. tenký klient, notebook nebo tablet). Zařízení slouží výhradně jako „okno“ do virtuálního prostředí, zatímco veškerý výpočetní výkon a zpracování dat probíhá na straně serveru.

Tento model nabízí pro firmy řadu zásadních výhod. Především se IT správa výrazně zjednodušuje díky centralizaci. Namísto aplikace oprav a aktualizací softwaru na tisících jednotlivých zařízení mohou IT oddělení tyto procesy prostřednictvím všech virtuálních desktopů provést centrálně a synchronně. To šetří nejen čas a zdroje, ale také zajišťuje, že všichni zaměstnanci pracují s identickými, konzistentními a aktuálními verzemi softwaru.

Další významnou výhodou je zvýšená bezpečnost. Protože citlivá firemní data nejsou uložena na lokálních zařízeních zaměstnanců, ale zůstávají v bezpečném datovém centru, riziko ztráty dat při ztrátě či krádeži zařízení se výrazně snižuje. To také usnadňuje dodržování přísných předpisů o ochraně osobních údajů, jak je stanoveno například v Obecném nařízení o ochraně osobních údajů (GDPR).

V následující tabulce jsou uvedeni přední poskytovatelé a platformy, které nabízejí řešení pro virtuální desktopová prostředí:

Citrix: Přední VDI řešení

Citrix je přední poskytovatel v oblasti virtualizačních a vzdálených přístupových technologií. Řešení Citrix Virtual Apps and Desktops je klíčovým segmentem v ekosystému VDI a slouží k poskytování virtuálních aplikací a desktopů v bezpečném a škálovatelném prostředí. Základní funkcí Citrix je streamování vykresleného grafického rozhraní a interakcí uživatelů na koncové zařízení pomocí speciálního protokolu, jako je například HDX.

Systémy Citrix nabízejí možnost, aby si několik uživatelů společně sdílelo VM. To šetří zdroje, zejména hlavní paměť. Umožňují centrální správu, nabízejí konzistentní a bezpečný uživatelský zážitek a využívají zdroje efektivně, což je činí relevantními pro náročná IT prostředí.

Centralizace výpočetního výkonu a dat, kterou umožňuje VDI a Citrix, je však také kořenem výzev, kterým čelí uživatelé náročných high-performance aplikací. Oddělení počítače (serveru) a obrazovky (koncové zařízení) sítí nevyhnutelně vede ke zpožděním, která mohou být v interaktivních grafických a výpočtových aplikacích zvláště rušivá. Navíc soustředění všech dat na centrálním úložném systému (místo na individuálních SSD) může vést k potenciálním úzkým místům v oblasti vstupně/výstupních operací (I/O), což je známo jako „VDI IOPS problém“. Toto napětí mezi výhodami centralizace a z toho plynoucími úzkými místy ve výkonu tvoří střed konfliktu, který bude dále podrobně rozebrán.

Základy správy dat v RFEM 6 a RSTAB 9

Úspěšný provoz softwaru Dlubal ve virtualizovaném prostředí vyžaduje základní pochopení interní správy dat. RFEM 6 a RSTAB 9 se řídí specifickým, I/O-intenzivním vzorem, který významně ovlivňuje výběr správné konfigurace VDI.

RFEM 6 a RSTAB 9 soubory a důležitost pracovního adresáře

Soubory RFEM 6 a RSTAB 9 jsou v podstatě nic jiného než komprimované ZIP archivy. Tato struktura je klíčová pro pochopení pozdějších problémů s výkonem. Při otevření souboru modelu se obsah nenahraje jednoduše do operační paměti (která by na to ve většině případů byla příliš malá), ale rozbalí se do dočasného pracovního adresáře. Standardně je tento adresář umístěn v uživatelském profilu pod cestou C:\Users\\AppData\Local\Dlubal, ale může být v rámci programových možností přemístěn na jiné místo.

Proces rozbalování má za následek, že jediný soubor modelu, který může být jako komprimovaný ZIP archiv relativně malý, se rozdělí na mnoho menších souborů. To vytváří velký počet počátečních zápisů do pracovního adresáře.

Popis I/O operací

Zvláštnosti ve správě souborů v RFEM 6 a RSTAB 9 se neomezují jen na jednorázové rozbalení. Celý pracovní postup v rámci grafického uživatelského rozhraní (GUI) a solveru je charakterizován kontinuální a intenzivní výměnou dat s tímto dočasným pracovním adresářem.

• Interakce v GUI: Dialogy načítají při každém otevření data přímo z pracovního adresáře. Po zavření dialogu se provedené změny opět zapíší do adresáře. Tento proces se neustále opakuje a vede k neustálému proudu malých čtecích a zapisovacích operací. Navíc i práce v grafickém okně, přepínání viditelnosti a mnoho dalších akcí vytváří kontinuální zátěž I/O.
• Výpočetní proces: Výpočet v RFEM 6 je zdaleka nejvíce I/O-intenzivním procesem. Při spuštění výpočtu analyzuje linie solveru úkoly a pak spustí několik solverových procesů. V ideálním případě odpovídá počet těchto procesů počtu dostupných CPU vláken, aby byl výpočetní výkon optimálně využit. Všechny tyto solverové procesy současně čtou data z pracovního adresáře a zapisují velké objemy dat zpět. Tento simultánní přístup několika procesů na stejné místo úložiště může vést k tzv. „I/O bouři“, která extrémně zatíží úložný systém.

Povaha zpracování dat v RFEM 6 je charakterizována vysokým počtem malých souborů a intenzivními, současnými čtecími a zapisovacími operacemi. V důsledku těchto vlastností je program zvláště citlivý na typické I/O úzká místa v VDI prostředích. Tento specifický profil problému vyžaduje cílené optimalizační strategie, které budou dále podrobně rozebrány.

Výzvy v souvislosti s OpenGL

RFEM 6 a RSTAB 9 se pro grafické zobrazení bezpodmínečně spoléhají na OpenGL 4.2. V mnoha VDI a Citrix prostředích představuje toto významnou technickou překážku. Běžná virtualizační řešení standardně používají jednoduché softwarové renderery, které výpočty grafiky provádějí výhradně pomocí CPU.

Tyto standardní softwarové renderery často postrádají potřebné OpenGL funkce. Pokud program RFEM 6 nebo RSTAB 9 při spuštění detekuje takový jednoduchý softwarový renderer, vydá příslušné varování.

Je důležité si uvědomit, že při ignorování tohoto varování může okamžitě dojít k pádu programu RFEM 6 nebo RSTAB 9. I když dojde k zobrazení grafiky, způsobí zpracování komplexních 3D scén pomocí CPU výrazné zpoždění v uživatelském rozhraní. Uživatelé pak zažívají zpomalenou reakci modelu při otáčení nebo přibližování, což výrazně ztěžuje efektivní práci. Výzvou je tedy vytvořit prostředí, které nejen poskytuje požadovanou verzi OpenGL, ale také ji efektivně zpracovává.

Řešení pro optimalizaci výkonu

Pro zajištění stabilního a efektivního provozu je nutné řešit jak I/O úzká místa, tak i grafické požadavky.

Řešení pro I/O problém

Výkon správy souborů lze výrazně zlepšit změnou konfigurace a výběrem správné hardwarové infrastruktury.

• Definování výjimek pro antivirus: Jedním z nejefektivnějších způsobů zrychlení je deaktivace sledování v reálném čase bezpečnostního softwaru pro kritické cesty. Protože RFEM 6 a RSTAB 9 během výpočtu zpracovávají tisíce malých souborů během milisekund, každý skenovací proces systém zpomaluje. Následující složky by měly být vyloučeny z monitorování:
  • Složka programu (výchozí: C:\Program Files\Dlubal).
  • Dočasná pracovní složka (výchozí: C:\Users\\AppData\Local\Dlubal).
• Optimalizace konfigurace úložiště: Pracovní složka by měla být ideálně umístěna na lokálním, rychle připojeném úložném systému hostitelského serveru. Pokud je používání centrálního úložného systému (NAS/SAN) nezbytné, musí mít síť pro připojení úložiště vysokou propustnost a především extrémně nízkou latenci. Vysoká latence mezi VM a úložným systémem může zpomalit i nejrychlejší hardware. Pokud je to nutné, může být změněna cesta pro dočasnou pracovní složku. Cesta je uložena v registru v cestě Computer\HKEY_CURRENT_USER\Software\Dlubal\RFEM6 pod klíčem WorkingDirectoryPath.

Řešení pro OpenGL problém

Pro plynulé 3D zobrazení se doporučuje užití hardwarové akcelerace skrze GPU virtualizaci.

• GPU Passthrough: U této metody je fyzická grafická karta přiřazena výhradně jedné VM. To poskytuje nejvyšší výkon, je však nákladné a méně škálovatelné. Toto řešení je vhodné pouze ve výjimečných případech.
• Virtuální GPU (vGPU): Fyzická grafická karta je rozdělena na několik virtuálních jednotek a je k dispozici několika uživatelům současně.A beginner's guide to workstation virtualisation - DEVELOP3D To je pro většinu inženýrských pracovních míst nejhospodárnější řešení, neboť poskytuje dobrou rovnováhu mezi výkonem a uživatelskou hustotou.
• MESA software renderer jako záložní řešení: Pokud není GPU virtualizace možná, může být aktivován MESA renderer. Ten emuluje OpenGL funkce na CPU. Přestože to zabraňuje pádům, výkon ve srovnání s hardware-akcelerací je podstatně nižší. MESA renderer se aktivuje skriptem Enable Software Renderer.cmd ve složce programu.

Závěr a komplexní doporučení

Úspěšný provoz RFEM 6 a RSTAB 9 v VDI a Citrix prostředích vyžaduje strategické plánování. RFEM 6 a RSTAB 9 kladou značné nároky na výkon hardware, což se týká jak interaktivního zadávání, tak i výpočtu. Zejména pro zpracování velkých modelů nemusí být z pohledu výkonu VDI řešení vždy optimální volbou.

Na závěr lze shrnout následující poznatky:

• Speciální charakter správy dat činí program náchylným na I/O úzká místa.
• Deaktivace antivirového sledování v reálném čase pro specifické složky může výrazně zlepšit výkon.
• Oddělení výpočetního výkonu a grafiky vyžaduje efektivní GPU virtualizaci.

Implementace je problém, který vyžaduje pečlivé plánování a testování. Drahy hardware může ztratit svůj užitek, pokud konfigurační chyby brzdí výkon.

Kontrolní seznam pro plánování:

• Dimenzování hardware: Poskytnout hostitelský server s dostatečnými zdroji (CPU, RAM, GPU, I/O).
• Konfigurace sítě: Latence mezi koncovým zařízením a serverem by měla být minimální.
• Ladění softwaru: Konfigurovat výjimky antiviru a optimalizovat VMs.
• Monitoring: Pravidelně monitorovat vytížení k detekci úzkých míst.

Správným plánováním mohou být výhody VDI využity i pro RFEM 6 a RSTAB 9.

Následující tabulka pomáhá při lokalizaci a odstranění problémů, které mohou nastat v souvislosti s VDI.