تحرير

مشاركة عبر

النمذجة الرقمية المستندة إلى الصور على Azure

Azure Blob Storage
Azure Key Vault
Azure Virtual Machines

تنبيه

تشير هذه المقالة إلى CentOS، وهو توزيع Linux هو نهاية العمر الافتراضي (EOL). يرجى مراعاة استخدامك والتخطيط وفقا لذلك. لمزيد من المعلومات، راجع إرشادات نهاية العمر الافتراضي CentOS.

يوفر هذا السيناريو المثال إرشادات الهيكل والتصميم لأية مؤسسة تريد تنفيذ النمذجة المستندة إلى الصور على البنية الأساسية كخدمة (IaaS) من Azure. تم تصميم السيناريو لتشغيل برامج المسح التصويري على أجهزة Azure الظاهرية (VMs) باستخدام تخزين عالي الأداء يسرّع وقت المعالجة. يمكن توسيع البيئة أو تضييقها حسب الحاجة، كما تدعم تخزين وحدات كبيرة بالتيرابايت دون التضحية بالأداء.

بناء الأنظمة

رسم تخطيطي يوضح بنية لتنفيذ النمذجة المستندة إلى الصور على Azure IaaS.

قم بتنزيل ملف Visio لهذه البنية.

‏‏سير العمل‬

  1. يرسل المستخدم عدداً من الصور إلى PhotoScan.
  2. يعمل مجدول PhotoScan على جهاز ظاهري يعمل بنظام التشغيل Windows، حيث يعمل هذا الجهاز كعقدة رئيسية ويوجّه معالجة صور المستخدم.
  3. يبحث PhotoScan عن نقاط مشتركة على الصور الفوتوغرافية وينشئ الهندسة (الشبكة) باستخدام عُقد معالجة PhotoScan التي تعمل على الأجهزة الظاهرية التي تتضمن وحدات معالجة رسومات (GPUs).
  4. يوفر Avere vFXT من Azure حل تخزين عالي الأداء على Azure استناداً إلى الإصدار 3 من نظام ملفات الشبكة (NFSv3)، ويتكون من أربعة أجهزة ظاهرية على الأقل.
  5. يعرض PhotoScan النموذج.

المكونات

  • Agisoft PhotoScan: يعمل مجدول PhotoScan على جهاز ظاهري يتضمن خادم Windows 2016، وتستخدم عُقد المعالجة خمسة أجهزة ظاهرية تتضمن وحدات معالجة رسومات وتعمل بنظام التشغيل CentOS Linux 7.5.
  • Avere vFXT لـ Azure هو حل تخزين مؤقت للملفات يستخدم تخزين الكائنات والتخزين التقليدي المرفق بالشبكة (NAS) لتحسين تخزين مجموعات البيانات الكبيرة. ويتضمن ما يلي:
    • وحدة تحكم Avere. ينفذ هذا الجهاز الظاهري البرنامج النصي الذي يثبت نظام مجموعة Avere vFXT ويشغل Ubuntu الإصدار 18.04 LTS. يمكن استخدام الجهاز الظاهري لاحقاً لإضافة عُقد نظام المجموعة أو إزالتها، ولتدمير نظام المجموعة أيضاً.
    • نظام مجموعة vFXT. تُستخدم ثلاثة أجهزة ظاهرية على الأقل؛ واحد لكل عقدة من عُقد Avere vFXT استناداً إلى Avere OS الإصدار 5.0.2.1. تشكّل هذه الأجهزة الظاهرية نظام مجموعة vFXT المرفق بمخزن Azure Blob.
  • تسمح وحدات التحكم بالمجال في Microsoft Active Directory للمضيف بالوصول إلى موارد المجال، وتوفر تحليل الأسماء في نظام أسماء المجالات. يضيف Avere vFXT عدداً من سجلات A — على سبيل المثال، يشير كل سجل A في نظام مجموعة vFXT إلى عنوان IP لكل عقدة Avere vFXT. في هذا الإعداد، تستخدم جميع الأجهزة الظاهرية نمط الترتيب الدوري للوصول إلى صادرات vFXT.
  • تعمل الأجهزة الظاهرية الأخرى كمربعات انتقال سريع يستخدمها المسؤول للوصول إلى عُقد المجدول والمعالجة. مربع الانتقال السريع في Windows إلزامي للسماح للمسؤول بالوصول إلى العقدة الرئيسية عبر بروتوكول سطح المكتب البعيد. مربع الانتقال السريع الثاني اختياري، ويعمل بنظام تشغيل Linux لإدارة العُقد العاملة.
  • تحدّ مجموعات أمان الشبكة من الوصول إلى عنوان IP العام (PIP)، وتسمح للمنافذ 3389 و22 بالوصول إلى الأجهزة الظاهرية المرفقة بالشبكة الفرعية لمربعات الانتقال السريع.
  • يربط تناظر الشبكات الظاهرية شبكة PhotoScan الظاهرية بشبكة Avere الظاهرية.
  • يعمل مخزن Azure Blob مع Avere vFXT كمنظم ملفات أساسي لتخزين البيانات المُثبّتة والجارية معالجتها. يحدد Avere vFXT البيانات النشطة المُخزنة في مخزن Azure Blob ويقسّمها إلى مستويات في محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) المستخدمة للتخزين المؤقت في عُقد الحوسبة الخاصة به أثناء تشغيل مهمة PhotoScan. إذا أُجريت تغييرات، فسوف يُعاد تثبيت البيانات بشكل غير متزامن إلى منظم الملفات الأساسي.
  • يُستخدم Azure Key Vault لتخزين كلمات مرور المسؤولين ورمز تنشيط PhotoScan.

البدائل

  • للاستفادة من خدمات Azure لإدارة نظام مجموعة حوسبة عالية الأداء، استخدم أدوات مثل Azure CycleCloud أو Azure Batch بدلاً من إدارة الموارد عن طريق القوالب أو البرامج النصية.
  • وزّع نظام الملفات الظاهري المتوازي BeeGFS كموقع تخزين خلفي على Azure بدلاً من Avere vFXT. استخدم قالب BeeGFS لنشر هذا الحل الشامل على Azure.
  • وزّع حل التخزين الذي تختاره، مثل GlusterFS أو Lustre أو Windows Storage Spaces Direct. لتنفيذ ذلك، حرّر قالب PhotoScan للعمل مع حل التخزين الذي تريده.
  • وزّع العُقد العاملة مع نظام التشغيل Windows بدلاً من الخيار الافتراضي Linux. عند استخدام عقد Windows، لا يتم تنفيذ خيارات تكامل التخزين بواسطة قوالب التوزيع. عليك دمج البيئة يدوياً مع حل تخزين موجود، أو تخصيص قالب PhotoScan لتوفير هذه الأتمتة، كما هو موضح في المستودع.

تفاصيل السيناريو

يوضح هذا المثال استخدام برنامج المسح التصويري Agisoft PhotoScan photogrammetry المدعوم بموقع تخزين Avere vFXT. تم اختيار PhotoScan لشعبيته في تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية (GIS) ووثائق التراث الثقافي وتطوير الألعاب وإنتاج التأثيرات البصرية. وهو مناسب لكلٍ من المسح التصويري للنطاق القريب والمسح التصويري الجوي.

تنطبق المفاهيم الواردة في هذه المقالة على أي حمل عمل لحوسبة عالية الأداء (HPC) استناداً إلى المجدول والعُقد العاملة المُدارة كبنية أساسية. بالنسبة لحمل العمل هذا، تم اختيار Avere vFXT لأدائه الفائق أثناء الاختبارات المعيارية. ومع ذلك، يفضل السيناريو التخزين عن المعالجة بحيث يمكن استخدام حلول تخزين أخرى (راجع البدائل الواردة في جزء لاحق من هذا المستند).

أيضاً يتضمن هذا الهيكل وحدات التحكم بالمجال في Active Directory للتحكم في الوصول إلى موارد Azure وتوفير تحليل اسم داخلي من خلال نظام أسماء المجالات (DNS). توفر مربعات الانتقال السريع إمكانية وصول المسؤول إلى الأجهزة الظاهرية التي تعمل بنظاميْ التشغيل Windows وLinux وتشغّل الحل.

حالات الاستخدام المحتملة

تشمل حالات الاستخدام ذات الصلة ما يلي:

  • نمذجة وقياس المباني والبنى الهندسية ومشاهد الحوادث الجنائية.
  • إنشاء تأثيرات بصرية لألعاب الكمبيوتر والأفلام.
  • استخدام الصور الرقمية لإنشاء قياسات للعناصر ذات السعات المختلفة بشكل غير مباشر؛ كما هي الحال في التخطيط الحضري والتطبيقات الأخرى.

الاعتبارات

تنفذ هذه الاعتبارات ركائز Azure Well-Architected Framework، وهو عبارة عن مجموعة من المبادئ التوجيهية التي يمكن استخدامها لتحسين جودة حمل العمل. لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعةMicrosoft Azure Well-Architected Framework.

هذا السيناريو مصمم خصيصاً لتوفير تخزين عالي الأداء لحمل عمل الحوسبة عالية الأداء، سواءً نُشر على نظام التشغيل Windows أو Linux. بصفة عامة، يجب أن يتطابق تكوين حمل عمل الحوسبة عالية الأداء مع أفضل الممارسات المناسبة المستخدمة لعمليات التوزيع المحلية.

تعتمد اعتبارات التوزيع على التطبيقات والخدمات المُستخدمة، ولكن ينطبق القليل من الملاحظات:

  • عند إنشاء تطبيقات عالية الأداء، استخدم موقع التخزين Azure Premium وحسّن طبقة التطبيق. يمكنك تحسين التخزين للوصول المتكرر باستخدام الوصول إلى الطبقة الفعالة في Azure Blob.
  • استخدم خيار النسخ المتماثل للتخزين، والذي يلبي متطلبات التوفر والأداء. في هذا المثال، يتم تكوين Avere vFXT لتوفير قابلية وصول عالية بشكل افتراضي، مع تخزين متكرر محلياً (LRS). لموازنة التحميل، تستخدم جميع الأجهزة الظاهرية في هذا الإعداد نمط الترتيب الدوري للوصول إلى صادرات vFXT.
  • إذا كان كلٌ من عملاء Windows وعملاء Linux سيستهلكون موقع التخزين الخلفي، فاستخدم خوادم Samba لدعم عُقد Windows. إصدار هذا السيناريو المثال، والمستند إلى BeeGFS، يستخدم Samba لدعم عقدة المجدول لحمل عمل الحوسبة عالية الأداء (PhotoScan) الذي يعمل على نظام التشغيل Windows. يتم توزيع موازن التحميل ليعمل كبديل ذكي للترتيب الدوري لنظام أسماء المجالات.
  • شغّل تطبيقات الحوسبة عالية الأداء باستخدام نوع الجهاز الظاهري الأكثر ملاءمةً لحمل عملك على نظام التشغيل Windows أو Linux.
  • لعزل حمل عمل الحوسبة عالية الأداء عن موارد التخزين، وزّع كل مورد منها في شبكته الظاهرية الخاصة، ثم استخدم تناظر الشبكات الظاهرية لتوصيلهما. ينشئ التناظر اتصالاً ذا زمن انتقال بسيط ونطاق ترددي عالٍ فيما بين الموارد في الشبكات الظاهرية المختلفة، ويوجّه نسبة استخدام الشبكة من خلال البنية الأساسية الرئيسية لـ Microsoft من خلال عناوين IP الخاصة فقط.

الأمان

ويوفر عامل الأمان ضمانات للحماية من الهجمات المتعمدة واستغلال البيانات والأنظمة القيمة الخاصة بك. للمزيد من المعلومات، يرجى الرجوع إلى نظرة عامة على ركيزة الأمان.

يركز هذا المثال على توزيع حل تخزين عالي الأداء لحمل عمل الحوسبة عالية الأداء، وليس حلاً أمنياً. تأكد من إشراك فريق الأمان لديك عند إجراء أية تغييرات.

لمزيد من الأمان، تمكّن هذه البنية الأساسية المثال جميع الأجهزة الظاهرية التي تعمل بنظام التشغيل Windows من الانضمام إلى المجال وتستخدم Active Directory للمصادقة المركزية. كما توفر خدمات مخصصة لنظام أسماء المجالات لجميع الأجهزة الظاهرية. للمساعدة في حماية البيئة، يعتمد هذا القالب على مجموعات أمان الشبكة. توفر مجموعة أمان الشبكة عوامل التصفية الأساسية لنسبة استخدام الشبكة، إلى جانب القواعد الأمنية.

فكّر في الخيارات التالية لمزيد من تحسين الأمان في هذا السيناريو:

تحسين التكلفة

يركز تحسين التكلفة على البحث عن طرق للحد من النفقات غير الضرورية وتحسين الكفاءة التشغيلية. لمزيد من المعلومات، راجع نظرة عامة على ركيزة تحسين التكلفة.

يمكن أن تختلف تكلفة تشغيل هذا السيناريو بشكل كبير، وفقاً لعوامل متعددة. تتحدد التكلفة التي تتحملها على أساس الأجهزة الظاهرية وحجمها، ومقدار التخزين المطلوب، ومقدار الوقت اللازم لإكمال المهمة.

يستند نموذج ملف تعريف التكلفة التالي في حاسبة أسعار Azure إلى تكوين نموذجي لـ Avere vFXT وPhotoScan:

  • جهاز ظاهري واحد يشغّل الإصدار A1_v2 من Ubuntu لتشغيل وحدة تحكم Avere.
  • 3 أجهزة ظاهرية تشغّل الإصدار D16s_v3 من Avere OS؛ جهاز واحد لكل عقدة من عُقد Avere vFXT التي تشكّل نظام مجموعة vFXT.
  • 5 أجهزة ظاهرية تشغّل الإصدار NC24_v2 من Linux، لتوفير وحدات معالجة الرسومات التي تحتاجها عُقد المعالجة في PhotoScan.
  • جهاز ظاهري واحد يشغّل الإصدار D8s_v3 من CentOS لعقدة مجدول PhotoScan.
  • جهاز ظاهري واحد يشغّل الإصدار DS2_v2 من CentOS، يُستخدم كمربع انتقال سريع إلى المسؤول.
  • جهازان ظاهريان يشغّلان الإصدار DS2_v2 لوحدات التحكم بالمجال في Active Directory.
  • أقراص مُدارة مميزة.
  • مخزن Blob من الإصدار v2 للأغراض العامة (GPv2)، مع خاصية التخزين المكرر محلياً والوصول إلى الطبقة الفعالة (حسابات تخزين GPv2 فقط هي التي تكشف سمة طبقة الوصول).
  • شبكة ظاهرية يتوفر بها دعم لنقل بيانات يبلغ حجمها 10 تيرابايت.

الخطوات التالية

توفر الموارد التالية المزيد من المعلومات حول المكونات المُستخدمة في هذا السيناريو، إلى جانب أساليب بديلة للحوسبة المجمعة على Azure.