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采用NVIDIA虚拟GPU技术优化汽车设计研发工作流程

自動草稿

云计算、大数据等信息技术与各行业各领域的深度融合,在一定程度上提升了生产效率并改变了生产模式,逐步成为行业转型升级的重要驱动力。对于行业发展而言,合理利用新一代信息技术进行全方位、多角度、全链条的改造,加速企业的数字化转型道路,对于推动产业高质量发展具有重要意义。

某重型汽车集团产品出口 100 多个国家和地区,目前在全球 30 多个国家和地区建立了销售公司和办事处。为迎接未来挑战,该集团使用现代化手段优化汽车设计和研发工作,并全面引入NVIDIA 虚拟 GPU 技术创建高性能虚拟桌面架构(VDI)环境,实现了更加灵活的桌面及数据访问方式,并提高了数据安全性。

物理工作站难以满足混合办公模式下的新需求

该重型汽车集团技术研发中心的日常工作中需要使用 3D CAD 软件等多款应用程序,以数字化的方式设计研发车辆。由于全面采用三维设计、虚拟装配和有限元分析,集团着力改进三维设计硬件基础设施。传统的 IT 部署采用性能较高的图形工作站等设备来保证三维设计工作的顺利开展、满足设计师的需求,然而,传统解决方案面临着众多的挑战:

  • 为了给设计师和工程师配备高规格的工作站,需要根据不同部门采购不同的设备组合,随着大量硬件的投入,运营负担增加,维护成本也随之提高。
  • 通常设计用的计算机直接接入在混合网络或专有网络中,但无法将用户操作网络与设计网络完全隔离,因此这些重要的计算机的网络安全和网络准入难以保证。
  • 工作场景固定,员工如果脱离办公环境,便无法进行设计或查看图纸。且软硬件出现故障时,只能被动地等待 IT 维护人员来修复,维护响应能力的不足,直接导致了工作效率的降低。
  • 软件部署或更新需要逐台进行配置,如:安装或者更新 SolidWorks、CATIA、AutoCAD 等软件,操作系统环境的安全及补丁更新。随着应用的增多,IT 运维人员的工作量呈增长趋势。
  • 随着业务的发展和应用程序对硬件资源要求越来越高,旧的工作站和 PC 不能应对新的业务和设计程序的资源需要,对于企业来说,需要投入较高成本,购买新的工作站或高端 PC 来应对业务发展的需要。

同时,随着业务不断增长,用户对灵活、安全、可靠的设计办公环境的需求越来越高,而企业对研发设计图纸、数据等劳动成果的安全性更加重视,因此对 IT 部门快速应对能力的要求越来越高。主要的需求如下:

  • 场景快速切换

分散的工作场所带来了数据共享问题,现有系统很难实现随时随地办公的业务需求,设计人员需要能快速进行网络切换而不影响安全。

  • 移动办公

企业设计人员在出差时也需要访问、查看设计图纸。

  • 业务连续性

各种自然灾害和环境变化对业务连续性的要求增强,企业需要具备快速恢复业务访问的能力。

  • 数据防泄密

由于物理设备数据泄露的途径较多,防止数据泄露和被病毒感染的管理成本越来越高,稍有疏忽,就容易造成数据泄露和电脑病毒感染。设计文档、图纸、视频等数据安全关乎企业的核心利益,如何防止数据泄密是企业一直以来面临的一项重大挑战。

  • 用户体验

设计人员对图形处理能力以及图形显示效果、计算机计算能力等要求非常高,需要支持高端图形应用,并应对复杂用户需求。

  • 管理维护

在工作人员来越来越多的情况下,需要做到投入最少的 IT 资源,达到以往或超过以往的用户接入的能力。因此需要简化客户端环境,实施三维图形桌面的集中化部署、管理和运维,桌面虚拟化是有效解决方案。

经过调研,该重型汽车集团选择将设计环境集中到桌面,让可移动图形工作站实现数据集中存储与防护、设计网络单独隔离、用户在不同地点的可以进行随时随地设计且不影响用户设计体验等。

引入 NVIDIA vGPU 升级 IT 基础架构

该重型汽车集团技术中心认为采用虚拟化环境是非常有必要的,其在 VMware vSphere 服务器虚拟化技术和 Horizon 桌面虚拟化产品部署的虚拟桌面基础架构(VDI)的基础上,进一步引入了NVIDIA 虚拟 GPU 技术,借助NVIDIA RTX GPU以及与之匹配的NVIDIA RTX 虚拟工作站(vWS)软件,为设计师和工程师们构建了高性能的基础设施环境,以在处理复杂的装配体、汽车设计时能够获得出色的性能体验。

NVIDIA RTX 虚拟数据中心工作站(vWS)是基于 NVIDIA 虚拟 GPU 技术的软件,与 RTX GPU 相结合能够为企业虚拟桌面环境提供动力支持,设计师和工程师可以在虚拟环境中访问 3D CAD/CAE 应用,执行各种工作负载,比如管理、设计、模型、仿真分析以及生产准备等。数据中心服务器能够提供更快的性能,增强图形计算能力。通过统一的管理和监控,技术部门可以确保每个用户能够分配到足够的性能。

基于传统图形设计应用环境中存在的各种问题,虚拟 GPU 解决方案能够直接将设计用户桌面中的所有设计环境、图纸数据放置于数据中心处理,为保证显卡的性能能够无损并流畅的运行,在服务器硬件环境中安装相应的主流显卡设备来取代现有图形工作站,服务器上根据实际需求配备相应的 GPU,每块物理 GPU 能被虚拟化成 8~16 块虚拟的 vGPU,每个虚拟桌面分配一块 vGPU——即每一块物理 GPU 可以分配给不同的团队成员来共享,例如:NVIDIA RTX A6000显卡具有 48GB 显存,采用 vGPU 方式可以同时分配 16 个虚拟机(每 VM 配置为 3GB 显存)或 8 个虚拟机(每 VM 配置为 6GB 显存),并且最终将操作系统与业务系统快速、安全的交付到企业所有终端设备上,终端设计人员可以采用专用的瘦客户机或普通 PC 机(安装有客户端软件),通过为 vGPU 传输优化的通讯协议连接到虚拟工作站的桌面。分布在各地的设计师和工程师也可以随时随地在任何设备上安全访问数据,实现了远程办公的同时也提高了用户体验。

虚拟环境全面提升性能与使用体验

该重型汽车集团通过引入基于 NVIDIA vGPU 构建的虚拟环境,达到了以下改善效果:

  • 改进数据的安全性

通过应用 vGPU 技术保障企业设计桌面集中在数据中心,从本质上降低了 IT 部门、设计部门所面临的安全风险。数据访问集中化能够缓解数据泄漏和失窃的风险并简化合规性工作程序。同时,因为集中化设计虚拟桌面完全驻留在数据中心内,所以更加容易确保完全遵守备份策略,可以进一步简化重要数据的提取和收集,从而简化备份流程。

  • 简化的灾难恢复

由于企业系统管理人员能够轻松地将虚拟桌面还原到上次所知良好的状态,虚拟机大大简化了灾难恢复工作。因此,管理人员不再需要提供使用最新映像保持更新的备用终端。

  • 简化的 PC 维护

如果使用得当,与传统的 PC 相比,虚拟桌面的维护要容易得多。因为虚拟机的独特特性,各项维护任务变得十分简单,包括修补应用程序、对用户进行供给/解除供给、迁移到新的操作系统以及执行审核职责。

  • 简化的部署时间

当在使用设计桌面虚拟化体系结构中配合瘦客户端时,由于不需要在终端设备上安装任何内容,因此围绕部署的流程明显得到简化。以在虚拟桌面部署应用程序为例,如果以前在一年时间内需要对每台 PC 花费一个小时向该 PC 部署新的应用程序,现在可能只需要花费 15 分钟便可对虚拟桌面执行相同的部署。

  • 访问灵活性

当设计人员需要在家中、在办公桌以外的地方及远程工作环境中访问企业设计桌面时,由于公司设计 GPU 桌面虚拟化环境是集中化的,其能够为这些用户提供对公司设计桌面环境的访问权限。

  • 用户体验

改善终端用户与 GPU 虚拟化桌面的连接性,且终端用户能够为手上的任务自由选择最合适的设备和应用。

通过部署NVIDIA 虚拟 GPU 技术,企业对资源的利用更加高效,管理更加灵活,数据中心更加智能和强大,桌面更加安全和灵活。NVIDIA 虚拟 GPU 技术将持续赋能各行各业的企业降低总拥有成本,带来投资收益最大化,解锁更高级别的性能与使用体验。