Thế hệ Render farm 2.0

Điện toán đám mây đã mang đến nhiều giải pháp cho bài toán render dung lượng lớn, dựa trên nền tảng hạ tầng sẵn có là một Render farm của nhà cung cấp (Provider) gồm hàng trăm đến hàng ngàn CPU, GPU tính toán song song. Kết quả cho ra là hiệu suất tính toán vượt trội so với những máy móc đơn lẻ.

Giải pháp phổ biến nhất hiện nay là SaaS (Software-as-a-Service), ở đó người dùng có thể sử dụng dịch vụ cloud rendering một cách khá đơn giản và thân thiện thông qua ứng dụng của Provider, trong khi mọi yếu tố liên quan đến kỹ thuật, dữ liệu, lưu trữ,… đều được Provider quản lý tự động. Các Render farm nổi tiếng hiện nay như RebusFarm, Fox Renderfarm, GarageFarm,… đều là những SaaS providers lâu năm. Với SaaS, người dùng không cần bận tâm đến việc cài đặt, quản lý, nâng cấp các phần mềm đồ họa. Chỉ cần tải dự án lên máy chủ của Provider và bấm nút render. Có vẻ dễ dàng phải không?

Sự bùng nổ của GPU – đặc biệt là các thế hệ RTX – vấn đề của SaaS bắt đầu xuất hiện

Kể từ khi GPU ra đời cho đến nay, công nghệ xử lý render đã có những bước tiến vượt bậc về sức mạnh, từ đó tạo ra những trải nghiệm đồ họa cực kỳ chân thật và mượt mà. Cuộc chạy đua về công nghệ giữa những nhà cung cấp GPU hàng đầu thế giới mà nổi tiếng nhất là NVIDIA và AMD đã liên tục tạo ra hàng loạt thế hệ GPU mạnh mẽ không ngừng. (Các bạn có thể tìm hiểu thêm về xu hướng này tại đây.)

Nổi bật nhất thời gian gần đây có lẽ là công nghệ Real Time Raytracing – RTX, trên những dòng GPU mới nhất của NVDIA. Tính năng Real Time Ray Tracing mô phỏng lại ánh sáng theo thời gian thực đã được áp dụng rất rộng rãi trong game nhưng nó cũng đã dần phổ biến trong những ứng dụng làm việc hay thiết kế, ví dụ như Lumion, Enscape, hay nổi tiếng nhất là Unreal Engine.

Các công nghệ mới trên GPU tất yếu dẫn đến hàng loạt nâng cấp trên các phần mềm đồ họa cũng như làm thay đổi rất nhiều pipeline công việc trong các studio nhằm tận dụng làn sóng mạnh mẽ này. Ngày nay, ngoài tiêu chuẩn về phần cứng tối thiểu, các phần mềm đồ họa cũng liên tục cập nhật các phiên bản tương thích với các công nghệ mới trên GPU, ví dụ như dòng RTX, hay render trên multi GPUs. Hiện nay, có rất nhiều phần mềm đã hỗ trợ render trên multi GPUs: Octane, Redshift, iRay, NVIDIA Omniverse,…

Để có được trải nghiệm tự động cho người dùng, ví dụ 1 họa sĩ sử dụng Houdini FX 18.5, render bằng Redshift, Provider sẽ phải tích hợp phiên bản 18.5 của phần mềm Houdini và tất nhiên, cả Redshift nữa. Với nhiều phần mềm, nhiều phiên bản, nhiều renderer,… cùng tổ hợp của chúng, công việc tích hợp hệ thống (System integration) của Provider sẽ là một khối lượng khổng lồ. Một số render farm theo mô hình SaaS đã bắt đầu đuối sức trong cuộc đua tích hợp hệ thống này, ví dụ như RebusFarm.

Tích hợp không phải là vấn đề duy nhất đối với SaaS

Phía dưới giải pháp SaaS là công nghệ ảo hóa hạ tầng (virtualization), với mục đích hợp nhất sức mạnh phần cứng. Đó là một vấn đề phức tạp vì chúng liên quan đến các công nghệ máy tính chuyên sâu. Hiểu 1 cách đơn giản, nó giống như một lớp bong bóng bọc ra ngoài hàng trăm chiếc máy tính, và chúng ta sẽ sử dụng sức mạnh của hệ thống máy tính khổng lồ đó thông qua lớp bong bóng virtualization.

Nguyên lý hoạt động của lớp ảo hóa là tạo ra một môi trường phần mềm, bao gồm hệ điều hành và các ứng dụng hoàn toàn chạy bên trong nó, từ đó có thể điều khiển hệ thống phần cứng phía dưới thông qua các tập lệnh. Việc điều khiển phần cứng gián tiếp như vậy dẫn đến hiệu suất của phần cứng không thể đạt mức tối đa, bởi nhiều tập lệnh có thể xung khắc với tài nguyên phần cứng, hoặc phải chờ xử lý tại hệ điều hành của chính phần cứng đó.

Nói cách khác, SaaS khiến người dùng không tận dụng được hết sức mạnh phần cứng từ phía nhà cung cấp dịch vụ. Nếu bạn đang trả tiền cho 1 giờ sử dụng cấu hình CPU/GPU nào đó, rất có thể bạn đã thất thoát từ 10-15% chi phí cho lớp ảo hóa.

Thế hệ tiếp theo của các Render farm

IaaS (Infrastructure-as-a-Service) là lời giải cho bài toán tích hợp. Với việc trao lại toàn quyền điều khiển và kiểm soát phần cứng cho người dùng (tất nhiên có giới hạn với những tác vụ “nhạy cảm”), IaaS Provider sẽ không chịu trách nhiệm quản lý các yếu tố về môi trường làm việc của người dùng nữa. Một người dùng sử dụng giải pháp IaaS để render sẽ tự cài đặt môi trường làm việc của mình trên hạ tầng của Provider: các ứng dụng, thời gian chạy, hệ điều hành, phần mềm trung gian và dữ liệu. Như vậy, mọi phần mềm hay các công nghệ mới cập nhật của chúng không còn là vấn đề của IaaS Provider, tức là, không còn giới hạn nào về phần mềm nữa.

Có thể việc cài đặt môi trường làm việc sẽ mất chút thời gian của người dùng trong lần đầu tiên sử dụng dịch vụ IaaS. Tuy nhiên, việc được tạo lập một môi trường làm việc giống hệt với máy tính cá nhân của mình sẽ giúp cho người dùng dễ dàng kiểm soát mọi thứ. Hãy hình dung bạn đang làm việc trên chính chiếc máy tính cá nhân của mình, nhưng với hiệu suất của 1 siêu máy tính.

Quay lại câu chuyện về việc thất thoát hiệu suất vào lớp ảo hóa. Về cơ bản thì mọi công nghệ Điện toán đám mây (Cloud Computing) đều sử dụng công nghệ ảo hóa. Khác với SaaS, khi không còn phụ thuộc vào bài toán tích hợp, một IaaS Provider hoàn toàn có thể lựa chọn phối hợp các công nghệ ảo hóa một phần trong từng chức năng của hệ thống thay vì ảo hóa toàn bộ hệ thống hạ tầng. Như vậy về lý thuyết, người dùng sẽ có thể “đến gần” hơn hệ thống hạ tầng của nhà cung cấp, và giảm được thất thoát hiệu suất.

Đó là về lý thuyết, để kiểm chứng lý thuyết này có lẽ chúng ta cần thời gian và nhiều hơn những Render farm cung cấp dịch vụ dưới dạng IaaS. Các bạn có thể thử trên những IaaS Providers nổi tiếng như iRender, Xesktop. Nếu bạn có kiến thức IT tốt, bạn có thể sử dụng AWS của Amazon. iRender – đại diện duy nhất đến từ Việt Nam nằm trong top các IaaS Provider dành cho cloud rendering. Đặc biệt, hiệu suất render trên multi GPUs, ví dụ server 6xRTX3090 của iRender phải nói là rất ấn tượng! Đăng ký trải nghiệm dịch vụ của iRender tại đây.