Formula One CFD 시뮬레이션이 통합 클라우드 HPC 플랫폼과 함께 이루어져야 하는 이유

국제 자동차 연맹(FIA)은 2017년 29월 2016일 2017 포뮬러 원 그랑프리에 대한 최신 버전의 스포츠 및 기술 규정을 발표했습니다. 이 문서는 모든 포뮬러 원 레이싱 팀이 8 시즌에 따라야 하는 규칙서입니다. CFD 시뮬레이션의 모든 제한 사항은 부록 2(공기 역학 테스트 제한 사항) – 섹션 XNUMX에 명확하게 정의되어 있습니다. 스포츠 규정.
자동차 공기역학 R&D에서 널리 사용되는 방법론인 전산유체역학(CFD)은 처리 시간을 효과적으로 단축하는 것으로 입증되었습니다. 가장 큰 장점은 부품 제조가 필요하지 않으며 모든 POC(개념 증명)가 컴퓨터에서 수행될 수 있다는 점입니다. 스포츠, 레이싱카 제조사 등 고급 자동차 산업에서는 CFD가 더욱 집중적으로 활용되고 있습니다. 이 블로그 게시물에서는 Formula One 레이싱 팀이 클라우드를 활용하여 CFD 설계를 발전시켜야 하는 이유와 스포츠 관리 기관인 FIA가 이를 추진함으로써 이익을 얻을 수 있는 이유를 설명하겠습니다.

CFD 제한사항이 있는 이유
CFD가 그렇게 효과적이라면 FIA는 왜 사용을 제한합니까?
두 가지 주요 이유가 있습니다.

  1. 첫 번째는 스포츠의 공정성을 보장하는 것입니다. 모든 F1 팀이 동일한 규모를 갖는 것은 아닙니다. Mercedes 및 Ferrari와 같은 자동차 제조업체가 지원하는 팀은 Manor 및 Sauber와 같은 독립 팀보다 더 많은 재정 자원을 보유하고 있습니다. 대규모 팀은 CFD 시뮬레이션을 수행하기 위해 고성능 컴퓨팅 하드웨어 및 소프트웨어에 투자할 수 있는 더 많은 역량을 갖고 있으며, 이는 소규모 팀이 경쟁할 기회가 없을 수도 있는 더 빠른 자동차를 만드는 결과를 낳습니다. 
  2. 두 번째 이유는 비용 관리입니다. F1은 한때 사치로 악명이 높았습니다. 세계 경제의 변동으로 인해 최근 몇 년간 자동차 제조업체의 지원을 받는 일부 독립 팀이 탈락하는 경우가 있었습니다. FIA는 스포츠를 더욱 경제적으로 만드는 것을 최우선 과제로 삼고 있습니다.

CFD 제한이 실제 목적에 부합합니까?
F8 스포츠 규정의 부록 2("공기 역학 테스트 제한 사항"), 섹션 1("제한된 CFD 시뮬레이션")를 주의 깊게 읽으면 컴퓨팅 하드웨어에만 적용되는 제한 사항(예: 처리 장치 수)을 알 수 있습니다. 클러스터의 코어와 처리 장치의 제조업체 및 모델입니다. 규칙의 목적은 FLOPS(초당 부동 소수점 연산)로 측정되는 이론적 최대 컴퓨팅 성능에 제한을 두는 것입니다. 그러나 소프트웨어 혁신에는 제한이 없습니다. 또한 하드웨어의 경우 부유한 팀은 예를 들어 InfiniBand를 사용하여 상호 연결을 개선하는 데 투자하여 계산 속도를 높일 수 있습니다. 네트에서 규정에는 여전히 팀이 탐색할 수 있는 몇 가지 기회가 있습니다.

기존 온프레미스 CFD 계산에 대한 팀 및 FIA의 장애물
전통적인 온프레미스 CFD 계산의 경우 팀이 직면하는 장애물은 다음과 같습니다.

  • 온프레미스 하드웨어를 유지하는 데 드는 비용
  • 시뮬레이션 소프트웨어 및 관련 라이선스 유지 비용
  • 유휴 기간 동안 리소스 낭비로 인해 활용도가 낮음
  • R&D 기간 동안 컴퓨팅 성능이 부족함
  • 시뮬레이션 데이터를 안전하고 효율적으로 관리

FIA가 직면한 큰 장애물은 감사입니다. 팀이 CFD 시뮬레이션 및 위치에 대한 온프레미스 HPC 정보를 보고한 후 감사자는 하드웨어 사양을 확인하기 위해 물리적으로 온프레미스에도 있어야 합니다. 또한 감사 대상 하드웨어가 CFD 시뮬레이션을 실행하는 하드웨어와 동일할 것이라는 보장도 없습니다.

통합 클라우드 HPC 플랫폼 – 모두를 위한 솔루션
믿거나 말거나, 통합 클라우드 HPC 솔루션은 위의 모든 문제를 해결할 수 있습니다. 하지만 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

  • 데이터 보안 및 무결성.  시뮬레이션 데이터는 F1 레이싱 팀에게 가장 귀중한 자산 중 하나입니다. 여러 팀이 시뮬레이션 작업을 실행하는 클라우드 HPC 플랫폼의 경우 무단 액세스 및 변조로부터 데이터를 보호하는 것이 항상 최우선 과제입니다.
  • 무제한 컴퓨팅 하드웨어 리소스를 "주문형" 방식으로 제공합니다. 이는 R&D 단계에서 컴퓨팅 성능이 부족해지는 문제를 해결합니다. 엔지니어는 필요할 때마다 "충분히 큰" 클러스터를 부팅하고 최대한 빠르게 시뮬레이션 작업을 실행할 수 있습니다. 또한 사용자는 작업이 실행되는 시간에 대해서만 비용을 지불하므로 기존 온프레미스 HPC보다 훨씬 비용 효율적입니다.
  • 시간당 가격으로 CFD 소프트웨어 라이센스 옵션을 제공합니다.  이를 제공하는 소프트웨어 공급업체의 경우 CFD 엔지니어의 도구 상자에서 다양한 선택 항목을 제공합니다. 소프트웨어 요금은 클러스터 크기와 CFD 작업 길이에 따라 시간당 청구됩니다. 비용 측면에서 볼 때 이는 값비싼 장기 라이센스를 구입하는 것보다 더 효율적입니다. 또한 엔지니어는 작업을 수행하는 데 필요한 라이선스가 부족할까봐 걱정할 필요가 없습니다.
  • 각 팀에 동일한 하드웨어 및 소프트웨어 선택 세트를 제공하십시오.  이로 인해 팀이 사용할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어 선택이 제한됩니다. 더 중요한 것은 모든 팀에게 공정성을 보장하는 동일한 도구 세트가 제공된다는 것입니다.
  • CFD 엔지니어가 CFD 작업 결과를 실행, 모니터링 및 검색할 수 있는 친숙한 사용자 인터페이스를 제공합니다.  이는 CFD 엔지니어가 작업을 설정하고 결과를 더 빠르게 검색하는 데 도움이 되며 프로세스에서 오류가 발생할 가능성도 줄어듭니다.
  • 소프트웨어 및 하드웨어 사용을 모두 모니터링하고 예산을 책정할 수 있는 관리 사용자(FIA의 감사자)를 위한 관리 포털을 제공합니다.  이 기능은 FIA의 감사 프로세스 관리를 획기적으로 촉진합니다. FIA 직원은 각 팀에 동일한 예산(한도)을 설정할 수 있습니다. 이 예산은 각 팀의 모든 하드웨어 및 소프트웨어 사용량에 적용됩니다. 예산 한도에 도달하면 더 이상 작업을 실행할 수 없습니다. FIA 감사자는 높은 수준의 개요(코어 시간의 총 하드웨어 사용량, 라이센스 시간의 총 소프트웨어 사용량) 또는 각 작업에 대한 세부 분석을 통해 작업을 쉽게 모니터링할 수 있습니다. 이 모든 작업은 웹 브라우저에서 수행할 수 있습니다.
  • IT 비용이 전혀 들지 않습니다.  F1 팀과 FIA가 하드웨어와 소프트웨어를 전혀 유지 관리할 필요가 없고 대신 CFD 시뮬레이션이 항상 최신 하드웨어와 소프트웨어로 실행될 수 있다고 상상해 보십시오. 클라우드 HPC를 사용하면 이 꿈이 IT 비용 없이 실현되며 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

세계는 클라우드를 수용하고 있으며 F1도 마찬가지입니다.
CFD 시뮬레이션은 Formula One 경주용 자동차 설계 및 개발 작업에서 중요한 엔지니어링 도구로 간주됩니다. 그러나 대부분의 IT 세계가 클라우드 환경으로 전환하고 있음에도 불구하고 거의 모든 F1 CFD 시뮬레이션은 여전히 ​​온프레미스 하드웨어 및 소프트웨어에서 수행됩니다. 통합 클라우드 HPC 플랫폼을 사용하면 기존 온프레미스 HPC로 인한 장애물이 사라지면서 혁신이 더 빠르게 반복됩니다. 이는 확실히 최첨단 F1 팀에게 좋은 일입니다.

비슷한 게시물