Virtualizando workstations, escritório de arquitetura dobra capacidade computacional

Foi conversando com Luciana Pinheiro, presidente da Citrix no Brasil, que o assunto surgiu. Um escritório de arquitetura paulistano, cliente da empresa, estava usando Desktop as a Service (DaaS) para rodar na nuvem aplicações pesadas, como BIM (Building Information Modeling, sistemas de modelagem para projetos de construção), que exigem imenso recurso computacional e gráfico. Chamou atenção não só a complexidade do projeto, mas o desafio de compartilhar em cloud arquivos tão pesados quanto os que tradicionalmente são usados nesse tipo de aplicação.

“Esse escritório reduziu drasticamente os custos que tinha com computação antes da pandemia migrando para DaaS”, disse ela. “Mas conseguiu levar máquinas capazes de rodar software gráfico pesado para nuvem?”. “Sim. Vou te colocar em contato com eles”, me prometeu ela.

O escritório é o Königsberger Vannucchi Arquitetos Associados, que combinou soluções da Citrix com outros fabricantes – como AMD, Nvidia, Google e outras -, utilizando uma arquitetura desenvolvida internamente, para disponibilizar na nuvem os sistemas necessários para o trabalho dos arquitetos da empresa remotamente. O projeto, claro, foi impulsionado pela pandemia, que afastou do escritório todos os profissionais da empresa, mas não nasceu com ela.

“Já havia muitos anos que queríamos adotar um ambiente totalmente virtualizável de workstations. Foi em 2009 foi o primeiro ambiente que montei, antes de ser sócio no escritório”, contou Daniel Toledo, sócio e CEO do KV, em conversa com o IT Forum. “Principalmente nos últimos anos a gente tem passado por uma transformação de projetos 2D em CAD para [projetos] 3D em BIM. Passou a ser um novo padrão a indústria.”

Segundo ele, essa transição exigiu máquinas mais poderosas em termos de processamento gráfico. As aplicações agora exigem muito mais recursos computacionais, o que significa workstation poderosos e servidores de arquivo também. O problema é que os workstations, para ele, criam silos de capacidade difíceis de manejar em um ambiente de escritório, pois são máquinas com muitos recursos disponíveis, mas não compartilháveis.

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“É muito difícil manter uma homogeneidade dentro do ambiente. Se começa a ter versões diferentes de placas, bios etc”, conta Toledo. “Em projetos de grande escala, há o impacto de ter alguém fazendo um trabalho e o software ‘dando crash’, e não se sabe se é o driver ou o sistema operacional. É um grande problema. As pessoas vão ficando mal-humoradas e isso impacta a qualidade do trabalho.”

Por esses motivos a empresa experimentou diferentes soluções, sempre de forma piloto, para virtualizar suas workstations e servidores de arquivos. No entanto as soluções ainda não alcançavam o nível técnico necessário para serem implantadas de fato.

Em 2020 chegou a pandemia.

Virtual, finalmente

Com a necessidade de deslocar toda a força de trabalho para o regime de home office, o KV se viu diante de um problema. Fornecer workstations de alta capacidade para que cada funcionário trabalhasse de casa seria um problema, inclusive porque não havia máquinas para todos. Afinal os profissionais no escritório alternavam de um computador para outro de acordo com a tarefa que precisam executar, e conforme a necessidade de desempenho ou capacidade computacional exigida por cada projeto.

Como o tamanho dos arquivos usados pelo BIM é grande – podendo ultrapassar até 10GB – e a comunicação dos softwares com os servidores é intensa, com várias pessoas trabalhando ao mesmo tempo em um mesmo projeto, foi necessário criar um servidor de arquivos (file server) emulado no Google Cloud Enterprise, com o BIM também rondando na nuvem.

O problema é que as máquinas virtuais começaram a apresentar erros e crashs durante o uso. E os PCs domésticos ainda não eram capazes de suportar workloads tão pesados, pois ficavam muito aquém de workstations. É aí que entrou a solução de desktop como serviço da Citrix.

“Fomos fazer um piloto com a Citrix, e gostamos bastante. Primeiro fazer uma solução que também seria na nuvem. Felizmente conseguimos descobrir como viabilizar uma arquitetura para workstations com um terço do custo dos ambientes de infraestrutura convergente (HCI)”, conta Toledo. “Desenhamos nós mesmos, e conseguimos chegar a esse um terço de capex.”

Foram seis meses de piloto com bons resultados, e então o projeto foi “escalado” e todos os arquitetos começaram a utilizar máquinas virtuais na nuvem. O ambiente foi multiplicado por cinco, e foram criadas camadas de dados, redes de alto desempenho, “tudo operando em alta disponibilidade”, explicou o CEO. “Hoje é um ambiente edge to cloud.”

Resultados positivos

O projeto é constituído de nuvem híbrida com três configurações de workstations virtuais e nove GPUs A40 da Nvidia. É possível contar com até 100 máquinas virtuais diferentes, e os colaboradores podem usá-las de várias formas ao mesmo tempo, de acordo com o trabalho que precisa ser executado. As GPUs virtuais (vGPU) permitem desempenho gráfico avançado para diferentes cargas de trabalho. Os softwares criam GPUs virtuais que podem ser divididas em diversas máquinas.

“Isso levou a gente a fazer coisas que levavam sete dias para fazer em três horas”, comemora Toledo.

A empresa dobrou a capacidade computacional média, atingindo tempos até dez vezes mais rápidos em cargas computacionais complexas, reduziu 70% os custos com nuvem pública e economizou até 50% o consumo de energia elétrica.

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Segundo o executivo, o número de ocorrências de pane e travamento nas transações executadas pelo BIM caiu, eliminando quase 5% de tempo perdido por ano em problemas como crash e falha de conexão. O tempo de abertura de projetos caiu 20% – o que é expressivo considerando que alguns podiam levar até 30 minutos somente para abrir. Depois do projeto aberto, foi possível reduzir esse tempo em até 40% usando cache.

Com os recursos computacionais da empresa centralizados na nuvem, tornou-se possível realizar projetos de qualquer lugar – o que levou inclusive a empresa a contratar desde então profissionais em várias partes do Brasil e do mundo.

“[Hoje] temos 123 pessoas. Tenho equipe no México, Portugal, gente que trabalha por períodos do ano da Itália, França e Argentina. No Brasil, tenho equipe no Pará, Recife, Salvador, Rio, Minas…”, enumera Toledo. Segundo ele, os usuários têm à disposição computadores com custo acessível, e podem acessá-los até mesmo por dispositivos móveis (o que é muito útil durante visitas às obras, por exemplo).

“Acabou a ‘dança das cadeiras’ comuns em escritórios de arquitetura para ter acesso à melhor máquina a fim de trabalhar com modelagens pesadas, simulações e renderizações em 3D com alto desempenho. Hoje conseguimos obter a máxima capacidade das nossas estações mais potentes de forma segura e de qualquer lugar, com controle de acesso e visibilidade, desde o firmware até a estação de trabalho”, explica o CEO.

Desafio e futuro

Para o CEO do escritório de arquitetura, o grande desafio do projeto foi a arquitetura. Isso porque o projeto envolveu muito estudo e a liderança de dois engenheiros: o próprio Daniel Toledo e Gustavo Rocha, associado sênior e engenheiro de sistemas digitais do KV. Primeiro para calcular qual seria a melhor composição em termos de tecnologias e, depois, para escolher os 10 fornecedores que integraram o projeto, incluindo a Citrix.

“E a gente conseguiu de cada um deles muito apoio técnico em cada parte, e aí pudemos ser mais arquitetos e integradores disso”, explica o CEO, que também contou com a consultoria de especialistas de fora do Brasil. Depois os primeiros cem usuários da arquitetura foram minuciosamente medidos com telemetria, de modo a atender o que cada função dentro do escritório precisava em termos de capacidade de hardware.

“Isso permitiu realmente fazer um fit muito bom entre o que a máquina tem de recursos e o que os usuários precisam”, explica. “Achamos que íamos ter vários ‘sabores’ de workstation, mas são basicamente três: BIM, render e render ultra. Aprendemos muito sobre o usuário também.”

Daniel salienta a qualidade tanto do hardware empregado como dos hypervisors, nesse caso fornecidos pela Citrix, e que cuidam da orquestração e do dimensionamento dos servidores empregados. Trata-se, afinal, de um ambiente de data center privado sofisticado, com recursos imensos de armazenamento, memória, CPU e GPU.

“A gente queria qualidade máxima dos recursos: CPU, GPU, NVME e memória. Fazer o dimensionamento disso foi um trabalho árduo. Foi onde a gente gastou muito tempo, e tivemos algumas inseguranças sobre o ambiente.”

Para o futuro, o projeto ainda deve receber incrementos no nível de colaboração, ultrapassando os arquitetos nos projetos e chegando aos clientes e fornecedores. O objetivo é trazer esses elementos para dentro do ambiente, levando interação em tempo real.

Outra expectativa é usar elementos de metaverso, usando tecnologia da Nvidia – a Omniverse –, que já está sendo testada e pode ser suportada pelo ambiente atual do KV. O CEO também antevê a possibilidade de usar a infraestrutura para computação cientifica, ou seja, simular o uso de energia em edifícios, ou melhorar a iluminação natural, o efeito dos ventos etc.

“São cargas de trabalho muito sofisticadas que tornam o escritório mais científico”, pondera. O uso do 5G para sensoriamento de prédios e captação de dados em tempo real, transferidos para gêmeos digitais (ou digital twins) de prédios, também são possibilidades.

“Mas por enquanto a gente quer mesmo consolidar o ambiente. Isso são coisas para o futuro. Estamos focados em dar para os arquitetos e arquitetas ferramentas que permitam um trabalho fluído em que a criatividade impere”, aterrissa Toledo, depois de deixar a mente voar longe. “É um objetivo que a gente já vem atingindo.”