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デンソー様事例

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DellのGPU仮想化ソリューションで解析環境の増強と運用管理負荷を抑制

DellのPowerEdge R720と「NVIDIA GRID K1」によるGPU仮想化で、CAEによる解析環境の増強と運用管理負荷の抑制を実現。Dell PowerEdge® VRTXも合わせて導入し、HPCによる大規模計算環境も強化

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  1. 1. DellのGPU仮想化ソリューションで 解析環境の増強と運用管理負荷を抑制 DellのPowerEdge R720と「NVIDIA GRID K1」によるGPU仮想 化で、CAEによる解析環境の増強と運用管理負荷の抑制を実現。Dell PowerEdge® VRTXも合わせて導入し、HPCによる大規模計算環境も強化 課題 •  CAEのさらなる活用を目指す中で、より高 度な解析が行える一方、運用管理負荷も抑 制可能な環境の実現が急務となっていた •  計算処理の大規模を見据えた、HPC環境の 強化が求められていた ソリューション •  NVIDIA GRID K1を搭載したDell PowerEdge R720によるGPU仮想化 •  NVIDIA GRID K2を搭載したPowerEdge VRTXによるHPC環境の強化 導入効果 •  GPU仮想化により、CAEのさらなる活用が 可能な環境を実現するとともに、運用負荷も 大幅に抑制 •  サーバ、ストレージ環境を統合した PowerEdge VRTXによりHPC環境を増 強 ソリューションエリア •  GPU仮想化 •  HPC •  統合プラットフォーム カスタマー・プロファイル 「GPU仮想化により、ユーザがCAEを柔軟に活用でき る環境を実現できました。今後は、このシステムの活 用範囲を広げていくためのさまざまな取り組みを進め ていきたいと考えています」 株式会社デンソー ディーゼル噴射事業部 課長 依田稔之氏 企業名 株式会社デンソー 業 種 自動車部品製造 所在地 愛知県刈谷市 従業員数 連結 13万9,842名(2014年3 月31日現在) Webサイト www.denso.co.jp
  2. 2. 2 導入システム ハードウェア Dell PowerEdge R720 × 2 (NVIDIA GRID K1 ×2) Dell PowerEdge VRTX × 1 Dell PowerEdge M620 ×4 (NVIDIA GRID K2×1) 「近年では製品性能、品質の 評価技術として、CAEの重 要性がますます高まってお り、その環境を強化すること で、製品設計に役立てられ るよう努めてきました」 株式会社デンソー ディーゼル噴射事業部 ディーゼル技術企画室 課長 依田稔之氏 先進的な自動車技術、システム、製品を世界の主要な自動車メーカーすべ てに提供している、トップレベルの自動車部品サプライヤーである株式会 社デンソー(以下、デンソー)。そうした同社の製品設計に必要不可欠と なっているのが、「CAE(Computer Aided Engineering)」の活用で ある。製品性能、品質の評価技術としてCAEの重要性がますます高まる なか、デンソーのディーゼル噴射事業部ではCAEのさらなる活用推進を 目指し、GPU仮想化の導入とHPC環境の増強に着手。そのための基盤 構築を支援するベンダーとして選択されたのが、兼松エレクトロニクス、 NVIDIA、そしてDellによるパートナーシップだった。 設計・生産品質の向上と 開発期間短縮の実現に向けCAEの活用を推進  1949年に創立されたデンソーは、「世界と未来を みつめ、新しい価値の創造を通じて、人々の幸福に貢 献する」ことを企業理念に掲げ、先進的な自動車技 術、システム、製品を世界の主要な自動車製造会社す べてに提供している、トップレベルの自動車部品サプ ライヤーだ。世界の35以上の国と地域で事業を展開 し、およそ14万人の社員が、営業・設計・生産などあ らゆる部門で現地のカーメーカーやサプライヤーと一 体となり、その地域に適した製品づくりを推進。連結 売上高の9.0%という業界トップレベルの研究開発費 を投じて、「環境」「安心・安全」の重点分野や、従来か ら取組んできた「快適・利便」の分野において、時流に 先んじた新技術・新製品の研究や開発を行ってきた。  製品ラインナップごとに数多くの事業部門を抱え るデンソーにおいて、電子制御式ディーゼル燃料噴 射システムの開発/設計/製造を担っている部門が、 「ディーゼル噴射事業部」である。  そのディーゼル技術企画室が製品設計に際して、 以前から注力してきたのが、設計した製品のモデル を使って強度や耐熱性などの特性を解析したり、製 品の機能や性能を確認するためのシミュレーションを 行う「CAE(Computer Aided Engineering)」 の活用だ。  ディーゼル技術企画室で課長を務める依田稔之氏 は、「近年では製品性能、品質の評価技術としての CAEの重要性がますます高まっており、その環境を 強化、製品設計に役立てることが求められています。 そうしたことから当事業部の技術企画部門では、 ディーゼル技術関係の3部署に関連したCAE技術の 開発や利用環境の構築、そして活用推進に取り組ん できました」と説明する。 CAE環境の整備にあたり アプリケーション仮想化を導入  デンソー ディーゼル噴射事業部がCAEの活用推 進を目指し5年前に導入したのが、「アプリケーション 仮想化」である。犬塚幸夫氏は、「これまでは共用の 端末でCAEを利用していましたが、5年前からCAE 専任者には専用のワークステーションを、一方で設計 者には自席からリモートでCAEを使えるように、 Citrix XenAPPを用いたアプリケーション仮想化を 実施しました」と話す。現在では、構造をはじめ、熱流 体、電磁、1Dといったほぼすべてのシミュレーション を仮想環境上で運用しているという。  しかし、そうした運用を続けていくなかで、浮上し ていたのが運用管理にまつわる負荷の増加だった。  「サーバベースによるアプリケーション仮想化で あったため、一人のユーザが何らかの理由でハング アップ、さらにログアウトできなくなった場合には サーバを再起動しなければなりませんでした。しか し、他のユーザが長時間の計算を行っている時には、 その終了を待たなければならなかったのです。また、 多くのCAEアプリケーションはワークステーションを ベースに開発されており、サーバOSが動作サポート の保証外であったことも、不安要素として挙げられて いました」(犬塚氏)  加えて、仮想環境ではGPUが利用できないことか ら、GPUが必須のCADや一部のCAEアプリケー ションが使えず、それらについては物理ワークステー ション上で稼働させていたという。犬塚氏は、「物理 マシンはアプリケーションのインストールひとつとっ ても大変で、台数が増えた場合、限られた管理者の 人数では対応が困難でした。また、当然、マシンの数 が増えればコストも上昇します。先に述べたアプリ ケーション仮想化における運用管理負荷の軽減と、 GPUが活用可能な環境の実現を目指し、ブレード型 ワークステーションの導入も検討しましたが、コスト 面で見合わず断念しました」と振り返る。  このほかにも、ディーゼル噴射事業部では、増加し 続けるCAEの計算量に対応していくため、HPC環 境の増強も課題として挙げられていたという。仲井 雄大氏は、「導入時に十分な数のサーバやストレージ を設置する余裕がなく、HPC環境については全社シ
  3. 3. 3 「私たちが実際の業務で利用 しているCAEアプリケー ションを用いて、GPU仮想 化の稼働検証を行いました。 安定した稼働と十分なパ フォーマンスが実証された ほか、問題が発生した場合 でも専門スタッフの方々と その場で対処することがで き、『これであれば、いけそ うだ』と考えました」 株式会社デンソー ディーゼル噴射事業部 ディーゼル技術企画室 犬塚幸夫氏 際を体験していただくため、Dellに協力を要請、 Dell GPUソリューションラボで実検証を実施するこ ととなったのです」(天池氏)  Dell GPUソリューションラボは、GPUソリュー ションの開発・検証のための施設である。Dell東日本 支社内のDell Solution Center内に構築された同 ソリューションラボは、GPUを搭載した常設検証機 器を設置しており、HPCやグラフィックス仮想化で の検証を可能とするほか、検証機器の貸出しにも対 応する。  デンソー ディーゼル噴射事業部は、Dell GPUソ リューションラボにて2013年12月に検証を実施。検 証に立ち会った犬塚氏は、「私たちが実際の業務で利 用しているCAEアプリケーションを用いて、GPU仮 想化の稼働検証を行いました。安定した稼働と十分 なパフォーマンスが実証されたほか、問題が発生した 場合でも専門スタッフの方々とその場で対処するこ とができ、『これであれば、いけそうだ』と考えました」 と振り返る。 NVIDIA GRID K1/K2と Dell PowerEdge R720/VRTXで GPU仮想化を実現  検証結果を経てGPU仮想化の有効性を確認した デンソー ディーゼル噴射事業部は兼松エレクトロニ クス、NVIDIA、そしてDellの3社によるGPUソ リューションの採用を決定。2014年2月からシステ ム導入を開始、テスト運用を通じた問題点の解消を 経て、8月からの新CAE環境の本番運用に漕ぎ着け ることができた。  それでは今回導入したシステムを見ていこう。 GPU仮想化による仮想ワークステーション環境を支 える主な基盤として採用されたのが、クラウド/仮想 環境向けGPUである「NVIDIA GRID K1」と、最新 のCPUを搭載したDe l l の2Uラックサーバ 「PowerEdge R720」だ。NVIDIA GRID K1は、 GPUのハードウェア仮想化を可能にするNVIDIA KeplerベースのGPUを4基搭載したソリューション だ。1台のGPUを複数のユーザで共有、仮想ワーク ステーションの性能をさらに高めるとともに、ユーザ ステムのリソースを借りる形で運用していました。計 算量の増加に伴うHPC環境の増強を実施していく にあたり、部門内で大容量データのやり取りが完結 するような仕組みも必要と考えていました」と、説明 する。 解決策にGPU仮想化を選択 Dell GPUソリューションラボで実検証を実施  CAE利用における運用管理工数の低減と、物理マ シンと遜色のないリモート環境の実現を目指すデン ソーが着目したのが、「デスクトップ仮想化」、そして 「GPU仮想化」である。GPU仮想化とは、従来、仮 想デスクトップ化が困難であったグラフィクスワーク ステーションを仮想化するための技術だ。リソース集 約や集中メンテナンスをはじめ、セキュリティの強化、 さらにはロケーションフリーといったデスクトップ仮想 化によるメリットが享受できることに加え、3D CAD やCAEプリポスト、CGコンテンツ制作、医療画像等 のハイグラフィクスなアプリケーションの利用を可能 とする。  犬塚氏は、「とにかく運用管理の負担を減らしたい と考えていました。対して、仮想デスクトップであれ ば、トラブルが発生しても対象ユーザだけに留まるの で、システム全体に影響が生じなくなります。さらに GPU仮想化を採用することで、CAEアプリケーショ ンのスムーズな稼働を可能とする仮想ワークステー ション環境を実現できると考えたのです」と話す。  転機が訪れたのは、2013年8月、NVIDIAによる 仮想化対応のGPUソリューションのリリースである。 犬塚氏は、この情報を入手するや、すぐにデンソーの 仮想化環境構築をサポートした兼松エレクトロニクス に相談を持ちかける。案件を担当した兼松エレクトロ ニクス 名古屋支店 ソリューション営業部第一課の 天池貴洋氏は、次のように説明する。  「GPU仮想化という新しい技術の導入に際して、 デンソー様から求められたのが稼働に関する担保で した。そこで、NVIDIAから紹介を受けたのが、Dell だったのです。DellはGPU仮想化にいち早く取り組 んでおり、他社より一歩進んだソリューションを展開 していました。そしてデンソー様にGPU仮想化の実 システム構成図 オフィス NVIDIA GRID K1 NVIDIA GRID K2 VDI VDI VDI VDI VMware ESXi VDI File Solver Solver プリ/ポスト用グラフィクスVDI PowerEdge R720 +GRID K1×2 +VMware vDGA ※2セット 計算サーバ兼グラフィクスVDI PowerEdge VRTX +GRID K2 +VMware vDGA マシンルーム
  4. 4. ユーザ導入事例ウェブサイトにて、他にも多くの事例をご覧いただけます。 www.dell.co.jp/casestudy 4 September 2014. ©Dell inc. ●PowerEdge、Dell ロゴは、米国Dell Inc. の商標または登録商標です。 ●その他の社名及び製品名は各社の商標または登録商標です。●取材 2013年10月 10012983 デル株式会社 〒212-8589 川崎市幸区堀川町580番地 ソリッドスクエア東館20F Tel. 044-542-4047 www.dell.co.jp 密度を向上する。  なお、今回のワークステーション仮想化にあたり、 以前から仮想化基盤として「VMware vSphere」を 利用していたことから、「VMware Hor izon View」が仮想デスクトップ接続/管理システムとして 選択された。現在では仮想マシン1 台ごとに1 物理 GPUを占有するパススルー方式が採用されている が、将来的には1つの物理GPUを複数の仮想マシン で共有可能なvGPU方式への移行を検討していると いう。  一方、HPC環境を強化するための基盤として採用 されたのが、「P owe r E d g e V R T X 」だ。 PowerEdge VRTXは最大4基のブレードサーバ・ ノードと十分なストレージ容量、そしてGbEスイッチ を1つのシャーシにまとめながら5Uというサイズを 実現した、コンパクトなタワー型共有インフラストラ クチャプラットフォームである。今回、計算処理の主 軸となるブレードサーバ・ノードには、4 基の 「PowerEdge M620」が採用されたが、そのうち2 基が計算用として使われているほか、GPU仮想化と VDI用にそれぞれ1基ずつ割り当てられており、デス クトップ仮想化/ G P U 仮想化基盤としても PowerEdge VRTXは利用されている。なお、 PowerEdge VRTXによるGPU仮想化では、 NVIDIA KeplerベースのGPUを2基搭載した 「NVIDIA GRID K2」が選択されている。  犬塚氏は、「当初は各仮想デスクトップにすべての アプリケーションを導入、1つのテンプレートからすべ ての仮想マシンを展開することを検討していました。 しかし、実際に導入してみると競合するものもあり、 最終的にはアプリケーションごとに仮想デスクトップ を作成しています。現在では25余の仮想マシンが稼 働していますが、物理ワークステーションと比較して、 マシンの調達やアプリケーションのインストールが ずっと簡単になっています」と話す。 CAEの利用者も増加 運用管理負荷も削減  8月からの本番運用開始後、全設計者がVMware Horizon Viewを介してアクセス、自席から仮想 ワークステーションとしてCAEをフル活用できる環 境が実現されており、現時点で、この環境での利用 者はディーゼル事業部技術者の3割強に達している という。仲井氏は、「新環境への移行後、現場のユー ザから不満の声は上がっていません。すなわち、これ までの物理マシンと相違なく利用できていることの 表れであり、プラスの評価だと考ています」と話す。  また、運用管理負荷の抑制についても犬塚氏は、 「当初の目標数値としては、管理保守工数の50%削 減、システム不具合時の30分以内の復旧を掲げまし たが、まだ運用開始から1か月程度であるため、具体 的な実績が出るのはこれからだと考えています。とは いえ、マシンの異常時への対処、アプリケーションの バージョンアップ、セキュリティパッチの導入など、運 用管理は大幅に効率化できていると考えています」と 評価する。  一方、PowerEdge VRTXによるHPC環境の増 強についても仲井氏は、「PowerEdge VRTXは1 つの筐体にサーバ、ストレージが統合されているの で、計算処理にあたって全社サーバに接続してデー タのやり取りを行わずに済むようになり、処理の高速 化が図れるようになっています」と評価する。  今回のプロジェクトを振り返り、兼松エレクトロニク ス、そしてDellに対して仲井氏は、「プロジェクトを 進めるに当たって、両者から密な連絡やサポートを受 けることができ、担当者として、とてもやりやすかっ たことを評価しています。導入されたシステムには ユーザも満足していますし、これからも素晴らしい製 品の提供や提案をお願いしたいと考えています」と語 る。また、今後のシステム拡張計画について犬塚氏 は、「予定よりも多くの仮想マシンを作る必要がでて きたため、ストレージが全体的に不足してしまったこ とから、今後はストレージの増強を計画しています。 加えて、技術計算では計算速度が重要な要素となる ため、今後のシステム増強では、最高速のCPUを搭 載したサーバの導入も検討しています。そうした中で Dellには、技術計算用計算システムの選択に際して、 どのような仕組みやスペックが最適なのか、どれだけ のリソースが必要となるのか、私たちが求めるニーズ を把握し、率先して提案してくれることを期待してい ます」と話す。  最先端のITによって支えられた先進的な新製品の 開発、いち早い市場投入により、世界に活動の場を 広げ続けているデンソー。依田氏は今後の展望につ いて、こう強調した。  「今回、ユーザが柔軟にCAEを活用可能な環境を 実現することができました。今後は、このシステムの 活用範囲を広げていくためのさまざまな取り組みを 進めていきたいと考えています。そして、これからも 兼松エレクトロニクス、Dellには高性能で高品質な 製品の提供、そして優れたソリューションの提案をお 願いしたいと考えています」 「PowerEdge VRTXは1 つの筐体にサーバ、ストレー ジが統合されているので、 計算処理にあたって全社 サーバに接続してデータの やり取りを行わずに済むよう になり、処理の高速化が図 れるようになっています」 株式会社デンソー ディーゼル噴射事業部 ディーゼル技術企画室 仲井雄大氏

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