Next-Gen GPU Virtualisierung: Die Zukunft der IT-Infrastruktur

Die Virtualisierungstechnologie hat in den letzten Jahren unzählige Fortschritte gemacht. Was ursprünglich als eine Möglichkeit begann, Serverhardware effizienter zu nutzen, hat sich zu einem weitreichenden Paradigmenwechsel entwickelt, der sämtliche Aspekte moderner Rechenzentren beeinflusst. Eine der spannendsten Entwicklungen der letzten Jahre ist die Virtualisierung von Grafikprozessoren (GPUs), insbesondere im Hinblick auf die „Next-Gen GPU Virtualisierung“. In diesem Blogbeitrag werfen wir einen umfassenden Blick auf dieses zukunftsweisende Thema, erläutern seine Bedeutung, Einsatzmöglichkeiten, die technischen Hintergründe und welche Herausforderungen sowie Chancen mit der Technologie verbunden sind.

Was ist GPU Virtualisierung?

Die GPU-Virtualisierung ermöglicht eine effizientere Nutzung von Grafikprozessoren, indem sie in virtuellen Maschinen (VMs) auf Servern bereitgestellt werden. Dadurch können mehrere VMs gleichzeitig auf einem physikalischen Server laufen, wobei jede VM dedizierte GPU-Ressourcen zugewiesen bekommt. Im Gegensatz zur klassischen Servervirtualisierung, die sich auf CPU und Speicher beschränkt, bietet die GPU-Virtualisierung auch Zugriff auf leistungsstarke Grafikprozessoren. 

Gerade für rechenintensive CAD-Anwendungen, die umfangreiche grafische Berechnungen erfordern, eröffnet diese Technologie enorme Potenziale. Sie ermöglicht eine nahtlose Ausführung anspruchsvoller Workloads, ohne auf dedizierte, physische Workstations angewiesen zu sein.

Steigende Grafikressourcen: Herausforderungen und Lösungen für moderne IT-Umgebungen

Die Virtualisierung von Grafikkarten ist längst ein Standard in VDI- (Virtual Desktop Infrastructure) und Terminalserver-Umgebungen geworden – das zeigt unsere Erfahrung aus den letzten Jahren deutlich. Aktuelle Microsoft-Betriebssysteme, sowohl für Server als auch für Desktops, stellen bereits bei alltäglichen Office-Aufgaben erhebliche grafische Anforderungen an das System. Mit der zunehmenden Verbreitung von Microsoft 365, Videokonferenzlösungen und modernen, grafikintensiven Awendungen steigen diese Anforderungen weiter an.

CAD Virtualisierung: Königsdisziplin der GPU Nutzung

Während Office-Anwendungen bereits stark von der GPU-Virtualisierung profitieren, ist eine leistungsfähige Grafikkarte für CAD-Anwendungen unverzichtbar. CAD-Software ohne ausreichende GPU-Unterstützung führt unweigerlich zu Frustration bei den Nutzern.

Für eine erfolgreiche CAD-Virtualisierung ist eine detaillierte Vorbereitung und das richtige Hardware-Sizing entscheidend. Ziel ist es, eine hohe Anzahl von Benutzern zu unterstützen, ohne die Performance zu beeinträchtigen. Aber wie findet man die optimale Hardwarelösung?

Der richtige Ansatz für die Hardwareauswahl:

Kernkomponenten für eine erfolgreiche CAD Virtualisierung:

• vCPU: Viele Kerne mit hoher Taktrate sind entscheidend für das Verarbeiten großer Baugruppen.
• vRAM: CAD-Modelle werden häufig komplett in den Arbeitsspeicher geladen. Je größer die Baugruppe, desto mehr RAM wird benötigt.
• vStorage: Schnelle NVMe-SSDs sind unerlässlich, um die riesigen Datenmengen effizient zu verarbeiten.
• vGPU: Jeder Benutzer benötigt dedizierten Grafikspeicher. Die Auswahl der richtigen GPU richtet sich nach den Anforderungen der CAD-Software und der Größe der Modelle.

Hohe Verfügbarkeit bedenken:

Neben der Hardwareauswahl muss auch eine hochverfügbare Umgebung sichergestellt werden. Ausfallzeiten in CAD-Umgebungen können schwerwiegende Folgen haben, daher ist eine redundante und ausfallsichere Architektur entscheidend.

CAD-Anwendungen ziehen nach: Der Wandel in Richtung Virtualisierung

In der Vergangenheit standen viele Softwarehersteller von CAD-Anwendungen der Virtualisierung kritisch gegenüber. Der offizielle Support für CAD in virtualisierten Umgebungen war oft begrenzt, und unter den Systemanforderungen fand man selten klare Angaben zu VDI-Lösungen (Virtual Desktop Infrastructure). Dies machte die Planung und Implementierung von CAD-Virtualisierungen für Unternehmen schwierig und führte zu Unsicherheiten.

Doch diese Zurückhaltung hat sich in den letzten Jahren gewandelt. Auch die Anbieter von CAD-Software haben erkannt, dass der Trend zur Virtualisierung nicht mehr aufzuhalten ist. Hersteller wie Autodesk (AutoCAD, Inventor, Revit), PTC (Creo), Siemens (Solid Edge), Dassault Systèmes (CATIA), Allplan und EPLAN und viele weitere haben begonnen, ihre Produkte gezielt für den Einsatz in virtualisierten Umgebungen zu optimieren.

Zudem passen die Hersteller ihre Lizenzmodelle an, um den Anforderungen an flexible Arbeitsweisen gerecht zu werden, die in VDI-Umgebungen unerlässlich sind. Dies ermöglicht es den Nutzern, von überall auf die leistungsstarke CAD-Software zuzugreifen, ohne an einen festen Arbeitsplatz gebunden zu sein – ein entscheidender Vorteil in der modernen Arbeitswelt.

Vorteile von Next-Gen GPU Virtualisierung

Die GPU-Virtualisierung hat sich in den letzten Jahren als entscheidende Technologie etabliert, die eine effiziente Nutzung von Grafikprozessoren ermöglicht und zahlreiche Vorteile für moderne Anwendungen, insbesondere im CAD-Bereich, bietet.

• Höhere Sicherheit – Zentrale Speicherung sensibler Konstruktionsdaten reduziert das Risiko von Datenverlust und unbefugtem Zugriff.
• Zugriffsteuerung – Ermöglicht eine präzise Verwaltung von Benutzerrechten und kontrollierten Zugriff auf sensible Daten.
• Optimierung der Leistung – Steigerung der Systemleistung und Produktivität der Mitarbeitenden durch optimierte Ressourcennutzung.
• Kosteneffizienz – Reduzierte Hardwarekosten durch zentralisierte GPU-Nutzung und dynamische Skalierung der Ressourcen.
• Wartungsfreundlichkeit – Zentrale Systeme erleichtern Verwaltung und Updates, was die Produktivität der Mitarbeitenden steigert.
• Erhöhung der Flexibilität – Verschiedene Betriebssysteme und Anwendungen können auf einer Hardwareplattform laufen, was das Management der Systeme vereinfacht.
• Effizientere IT-Infrastruktur – Verbesserung der Systemleistung und Steigerung der Effizienz der IT-Ressourcen.
• Bessere Auslastung der Infrastruktur – Flexible Ressourcenzuweisung steigert die Effizienz und maximiert den ROI der IT-Infrastruktur.
• Ortsunabhängiges Arbeiten – Flexibler Zugriff auf CAD-Software von verschiedenen Standorten unterstützt moderne Arbeitsmodelle.

Citrix: Starker Partner mit der optimalen Lösung

Es gibt zahlreiche Gründe, warum wir uns entschieden haben, mit Citrix zusammenzuarbeiten. Besonders im Bereich der GPU-Virtualisierung in Verbindung mit dem Citrix HDX-Protokoll konnten wir mit keinem anderen Anbieter auf dem Markt vergleichbare Ergebnisse erzielen. Darüber hinaus verfügen wir über ein hochqualifiziertes Team im Digital Workplace, das langjährige Erfahrung und umfassende Expertise im End-User Computing mitbringt.

Unsere Entscheidung für Citrix basiert auf einer Vielzahl überzeugender Faktoren, insbesondere im Bereich der CAD-Virtualisierung. Citrix bietet nicht nur ein leistungsstarkes HDX-Protokoll, sondern auch zahlreiche konfigurierbare Optionen, die speziell auf die Anforderungen von CAD-Anwendungen abgestimmt sind.

Das HDX-Protokoll von Citrix ist für seine fortschrittliche Leistungsfähigkeit bekannt und bietet mehrere Vorteile:

• Optimierte Benutzererfahrung: HDX sorgt für eine nahtlose Benutzererfahrung, selbst in Umgebungen mit hoher Latenz oder begrenzter Bandbreite. Dies ist besonders wichtig für CAD-Anwendungen, bei denen die Reaktionszeit entscheidend ist.
• Intelligente Bandbreitenanpassung: Das Protokoll passt die Bandbreitennutzung dynamisch an, wodurch eine optimale Leistung bei gleichzeitig minimalen Datenübertragungsanforderungen gewährleistet wird.
• Erweiterte Multimedia-Unterstützung: HDX bietet eine hervorragende Unterstützung für Audio- und Videoanwendungen, die in CAD-Umgebungen häufig benötigt werden, und sorgt für eine flüssige Wiedergabe.
• Hier sind einige der entscheidenden Aspekte:
• Netzwerkprotokolle: Die Auswahl zwischen TCP und UDP ermöglicht es, die Netzwerkkommunikation optimal an die spezifischen Anforderungen der CAD-Anwendungen anzupassen, wobei UDP oft für Echtzeitanwendungen bevorzugt wird.
• Grafikeinstellungen: Citrix unterstützt verschiedene Grafikkodierungen wie H.264, H.265 und AV1 sowie Farbformate wie YUV422 und YUV444. Diese Optionen ermöglichen eine hohe Bildqualität und effiziente Datenübertragung, was besonders für grafikintensive CAD-Software entscheidend ist. 
• Framerate: Hohe Frameraten von bis zu 60 FPS sind konfigurierbar, was besonders für CAD-Anwendungen wichtig ist, bei denen flüssige Bewegungen und Interaktionen erforderlich sind.
• GPU-Passthrough: Citrix ermöglicht die Nutzung von GPU-Passthrough, um die Leistung von leistungsstarken Grafikkarten in virtuellen Maschinen optimal zu nutzen. 
• Multi-Monitor-Unterstützung: Citrix bietet flexible Konfigurationen für Multi-Monitor-Setups, die für CAD-Anwendungen häufig erforderlich sind, um mehrere Ansichten und Modelle gleichzeitig darzustellen.
• Datenkompression: Durch konfigurierbare Datenkompressionsmethoden können Bandbreitenanforderungen gesenkt und die Übertragungsgeschwindigkeit für CAD-Daten erhöht werden, was eine schnellere Ladezeit und bessere Reaktionsfähigkeit ermöglicht.

Praktische Tipps und Erfahrungen: CAD Virtualisierung richtig einsetzen

Ein häufiges Missverständnis bei der Einführung von CAD Virtualisierung besteht darin, diese direkt mit der Neuanschaffung von Workstations oder Notebooks zu vergleichen. Dieser Vergleich greift jedoch zu kurz, da beide Lösungen technologisch nicht vergleichbar sind. CAD Virtualisierung bietet zahlreiche zusätzliche Vorteile, wie die Möglichkeit, Homeoffice-Arbeitsplätze anzubieten, oder die einfache Anbindung zusätzlicher Standorte. Unsere Kunden berichten von erheblichen Verbesserungen in diesen Bereichen nach der Implementierung.

Proof of Concept: Testet Eure zukünftige Lösung mit der teccle group

Um Euch die Möglichkeit zu geben, die neuesten Technologien risikofrei zu testen, bieten wir umfangreiche Proof of Concept (PoC) Dienstleistungen an. Mit modernster Hardware, entweder in unserer Cloud-Plattform oder als On-Premise-Lösung bei Euch vor Ort, begleiten wir Euch durch den gesamten PoC-Prozess. Ein detailliertes PoC-Dokument dient als Grundlage für die Bewertung und das Sizing der Hardware und des Konzepts. Nach einem erfolgreichen PoC kann die Citrix Farm nahtlos in den Produktionsbetrieb überführt werden.

Fazit: Die Zukunft der GPU Virtualisierung

Die Zukunft der GPU-Virtualisierung bringt somit spannende Möglichkeiten für Unternehmen mit sich. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Next-Gen GPUs wird es immer einfacher, leistungsstarke Grafikprozessoren in virtualisierten Umgebungen zu nutzen. Durch die Virtualisierung von GPUs könnt Ihr somit die Effizienz und Flexibilität Eurer IT-Infrastruktur verbessern. Denn Mitarbeitende können rechenintensive Anwendungen und grafikintensive Programme von überall ausführen, ohne dass leistungsstarke lokale Hardware erforderlich ist. Dies erhöht gleichzeitig die Produktivität und Mobilität Eurer Mitarbeitenden erheblich. Zudem ermöglicht die GPU-Virtualisierung eine bessere Ressourcennutzung, da mehrere Benutzer gleichzeitig auf eine einzelne GPU zugreifen können. Dies führt zu Kosteneinsparungen und einer effizienteren Nutzung Eurer Hardware.

Insgesamt bietet die Next-Gen GPU-Virtualisierung eine Vielzahl von Vorteilen für Euer Unternehmen. Egal ob es um die Bereitstellung von Grafikressourcen für Design- und Entwicklungsprozesse geht oder um die Optimierung von Machine Learning-Workloads – die Zukunft der GPU-Virtualisierung verspricht eine verbesserte Leistung, Flexibilität und Skalierbarkeit für Euer Unternehmen. Wenn Ihr mehr über die Implementierung dieser innovativen Technologie erfahren möchtet, sprecht uns gerne an. Wir stehen Euch gerne zur Verfügung, um Eure Fragen zu beantworten und Euch ganzheitlich bei der Implementierung zu begleiten.

Hier erfahrt Ihr darüber hinaus mehr zur neuen Citrix Platform und findet eine entsprechende Webinar-Aufzeichnung.