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Configurar una VM de Google Cloud para simulaciones aceleradas por GPU

Este tutorial proporciona una guía paso a paso para configurar una máquina virtual (VM) potente en Google Cloud Platform (GCP) equipada con una GPU NVIDIA Tesla V100. Este tipo de configuración es ideal para ejecutar simulaciones de OilFlow2D u OilFlow2D intensivas en cómputo que pueden aprovechar la aceleración por GPU y reducir significativamente los tiempos de ejecución del modelo.

Nota: ejecutar una VM con GPU en Google Cloud generará costos. Las imágenes de Windows Server y las GPU son recursos premium. Revise los precios de GCP y asegúrese de que la facturación esté habilitada para su proyecto. La prueba gratuita de Google Cloud normalmente no cubre el uso de GPU. Consulte la documentación oficial para obtener más detalles: https://cloud.google.com/compute/docs/create-windows-server-vm-instance.

El proceso incluye estos pasos principales:

1. Configurar y crear una nueva instancia de VM de Compute Engine.

2. Especificar el tipo de máquina (4 vCPUs y 32 GB de memoria).

3. Agregar y configurar una GPU NVIDIA Tesla V100.

4. Seleccionar un disco de arranque de Windows Server.

5. Conectarse a la VM recién creada.

Antes de comenzar

1. Debe tener una cuenta de Google Cloud con un proyecto creado y facturación habilitada.

2. Asegúrese de que su cuenta tenga los permisos IAM necesarios. Como mínimo, necesitará los roles 'Compute Instance Admin (v1)' y 'Service Account User' para el proyecto.

3. Habilite la API de Compute Engine para su proyecto. Esto se puede hacer desde el panel APIs & Services de Google Cloud Console.

4. Necesitará un cliente RDP en su equipo local para conectarse a la VM de Windows. El cliente Remote Desktop de Microsoft está disponible para Windows, macOS, iOS y Android.

Comprobar y solicitar cuotas de GPU

De forma predeterminada, los proyectos de Google Cloud tienen una cuota de GPU de cero en la mayoría de las regiones para evitar el uso accidental. Antes de crear una VM con GPU, debe solicitar y obtener una cuota para el tipo de GPU específico (por ejemplo, NVIDIA Tesla V100) en la región deseada.

1. En Google Cloud Console, vaya a IAM & Admin > Quotas.

2. En la barra Filter, seleccione la propiedad Metric y busque NVIDIA V100 GPUs. Selecciónelo de la lista. Si no aparece, es posible que deba limpiar el filtro y filtrar primero por Service con Compute Engine API.

3. Esta vista mostrará su cuota actual de GPU para todas las regiones. La mayoría probablemente estará en 0.

4. Busque la región donde planea crear la VM (por ejemplo, 'us-central1') y seleccione la casilla correspondiente.

5. Haga clic en el botón EDIT QUOTAS en la parte superior de la página.

6. Se abrirá un panel a la derecha. Introduzca el nuevo límite de cuota que desea (por ejemplo, 1 para una GPU V100) y proporcione una breve justificación para la solicitud (por ejemplo, "Required for running GPU-accelerated scientific modeling software").

7. Envíe la solicitud. Las solicitudes de aumento de cuota pueden tardar un tiempo en ser revisadas y aprobadas por Google. Recibirá una notificación por correo electrónico cuando el proceso termine. No puede continuar con la creación de la VM hasta que su solicitud de cuota sea aprobada.

Crear la instancia de VM

1. En Google Cloud Console, vaya al servicio Compute Engine y seleccione VM instances.

2. Haga clic en el botón CREATE INSTANCE en la parte superior de la página. Esto abrirá el formulario de creación de instancias.

3. Asigne un nombre a la instancia: introduzca un nombre descriptivo, por ejemplo, 'hydronia-gpu-workstation'.

4. Region and Zone: seleccione una región (por ejemplo, 'us-central1'). Para Zone, seleccione Any (recommended). Esto permite que Google elija una zona disponible, lo cual es necesario para activar el flujo de solicitud de cuota si su cuota es insuficiente.

Configurar la máquina y la GPU

Este es el paso más importante, en el que define los recursos computacionales de su VM. Los pasos siguientes corresponden a las selecciones mostradas en la Figura 20.1.

1. En la sección principal Machine configuration, primero haga clic en el botón GPUs. Esto filtra las opciones disponibles para mostrar las que admiten procesadores gráficos.

2. Aparecerá una nueva subsección Graphics processing units. Configúrela de la siguiente manera:

   • GPU type: seleccione NVIDIA V100.

   • Number of GPUs: seleccione 1.

   • Deje sin marcar la casilla Enable Virtual Workstation (NVIDIA GRID).

3. A continuación, configure la CPU y la memoria de la VM:

   • Series: asegúrese de que N1 esté seleccionado.

   • Machine type: haga clic en el botón Custom.

   • Cores: arrastre el control deslizante o escriba 4 en el cuadro vCPU.

   • Memory: arrastre el control deslizante o escriba 32 en el cuadro de GB. Asegúrese de que la casilla Extend Memory esté activa.

Configurar el disco de arranque y el firewall

1. En la sección OS and Storage, haga clic en el botón Change.

2. En el menú desplegable, haga las siguientes selecciones:

   • Operating system: seleccione Windows Server.

   • Version: seleccione Windows Server 2019 Datacenter o una versión más reciente si está disponible.

   • Boot disk type: seleccione SSD persistent disk para obtener un mejor rendimiento.

   • Size (GB): establezca un tamaño apropiado para sus necesidades, por ejemplo, 150 GB.

3. Haga clic en Select para confirmar la configuración del disco de arranque.

   

4. En la sección Firewall de la página principal de creación, marque Allow HTTP traffic y Allow HTTPS traffic. El acceso RDP está habilitado de forma predeterminada para las instancias de Windows.

Crear la VM y gestionar las solicitudes de cuota

1. Revise todos los ajustes una última vez. En el lado derecho de la página verá una estimación del costo mensual.

2. Haga clic en el botón Create.

3. Si es la primera vez que crea una VM habilitada para GPU, es probable que la creación falle con una ventana emergente de error "VM creation error", como se muestra en la Figura 20.3. Esto es esperado y constituye la forma más sencilla de solicitar la cuota necesaria.

   

4. Haga clic en el botón Request Quota directamente en el cuadro de error.

5. Se abrirá el formulario de solicitud "Quota changes". Procederá en dos pasos:

   • Step ½: Edit Quota (Figura 20.4)

     • En el cuadro New value, introduzca 1.

     • En el cuadro Request description, proporcione una breve justificación, como "Software requires GPU to run for scientific modeling."

     • Haga clic en Done y, a continuación, en Next.

   • Step 2/2: Contact Details (Figura 20.5)

     • Complete su información de contacto.

     • Haga clic en Submit request.

   

   

6. La solicitud de cuota se enviará a Google para su aprobación. Esto puede tardar desde unos minutos hasta varios días hábiles. Recibirá un correo electrónico cuando la solicitud haya sido aprobada. Debe esperar la aprobación de la cuota antes de poder crear la VM. Una vez aprobada, regrese a la página VM instances de Google Cloud Console.

7. Verá su instancia fallida con un icono de error rojo. En el extremo derecho de la fila de la instancia, haga clic en el icono de llave inglesa para Edit and retry (Figura 20.6).

   

8. Esto le llevará de vuelta a la página de creación de instancias con todos sus ajustes previos cargados. Desplácese hasta abajo y haga clic en Create. La VM debería aprovisionarse correctamente.

Conectarse a la VM

Una vez aprobada la solicitud de cuota y creada correctamente la VM (lo que se indica mediante un icono de marca verde en la página VM instances), puede establecer su contraseña y conectarse.

1. Haga clic en el nombre de su nueva instancia de VM para ir a la página de detalles.

2. En la sección Remote access, haga clic en el botón SET WINDOWS PASSWORD.

3. Se mostrará un nombre de usuario predeterminado (su nombre de usuario de Google). Puede mantenerlo o cambiarlo. Haga clic en SET. Se generará una nueva contraseña. Copie esta contraseña y guárdela de forma segura.

4. Ahora puede conectarse a su VM. Regrese a la página de detalles de la instancia, haga clic en el botón RDP y elija Download the RDP file. Abra este archivo con su cliente RDP.

5. Cuando se le solicite, introduzca el nombre de usuario y la contraseña que acaba de copiar. Ahora está conectado a su nueva VM con Windows Server y una GPU potente, lista para su trabajo de simulación.

Esto concluye el tutorial de configuración de VM en Google Cloud.