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【素でタダ】Google ColaboratoryでOpenGLを使ったデスクトッププログラムを動かす【STADIAモドキ】

2022/9/15: Google ColaboratoryでリモートデスクトップまたはSSH を使うことは許可されなくなりました

1. 必要なもの
2. 手順
3. OpenGLを使ったプログラムを実行する
1. Run Shadertoy
2. Run Unigine Valley
3. Use Blender
4. Use Godot
4. 解説
5. 動きを滑らかにする方法
6. 画面サイズを変更する方法

必要なもの

Google Colaboratory 上のデスクトップ環境にアクセスするには ngrok または Argo Tunnel のどちらかを使う必要があります。

• ngrok
  • ngrokにサインアップする必要がある
  • 特定のソフトウェアを自分のマシンにインストールする必要がない
  • remocolabを実行するたびにauthtokenをコピペする必要がある
• Argo Tunnel
  • アカウントを作る必要がない。`無料バージョンはアカウント不要。 <https://blog.cloudflare.com/a-free-argo-tunnel-for-your-next-project/>`_
  • cloudflared を自分のマシンにダウンロードする必要がある
  • Argo TunnelはArgo Smart Routing技術を使って自動的に最適な通信経路を見つけるらしいのでサーバの地域を指定できない。
• ngrok アカウント(ngrok を使う場合)
• cloudflared (Argo Tunnel を使う場合)
• Googleアカウント
• Google Colaboratory が使えるブラウザ

• sshクライアント

  Windowsを使う場合は scoop を使うと簡単にopensshをインストールできます。

• TurboVNC Viewer

手順

詳しい手順は以下のサイトをご覧下さい。

https://github.com/demotomohiro/remocolab/blob/master/README.md

うまくいかないときは以下のページが参考になるかもしれません。

https://github.com/demotomohiro/remocolab/wiki/Frequently-Asked-Questions

1. ngrokを使う場合は ngrok にサインアップ
   • 無料のプランでかまいません。
2. Argo Tunnel を使う場合は cloudflared をダウンロードしてインストールするか、解凍してパスが通っているディレクトリに実行ファイルをコピーする
3. OpenGLを使いたい場合はランタイムタイプを変更

• Google Colaboratory を開いたら、上部メニューの"ランタイム"→"ランタイムのタイプを変更"からハードウェアアクセラレータをGPUに設定してください。

3. セルに以下のコードをコピペ
   • ngrok

     !pip install git+https://github.com/demotomohiro/remocolab.git
     import remocolab
     remocolab.setupVNC()

   • Argo Tunnel

     !pip install git+https://github.com/demotomohiro/remocolab.git
     import remocolab
     remocolab.setupVNC(tunnel = "argotunnel")

4. 左上の再生ボタンのようなところをクリック
5. ngrokを使う場合はngrokのauthtokenをコピペする
   • ngrokのauthtokenをコピペするようメッセージが表示されるのでngrokにログインして左のメニューからAuthをクリックし、Copyをクリックし、Google Colaboratoryの画面に戻ってペーストしてエンターキーを押して下さい。
   
6. ngrok regionを訊かれるので自分に一番近い場所を選んで入力
   • 今日本にいるならjpと入力してエンターキーを押します。
7. TurboVNCが立ち上がるまで待つ
   • OpenSSHサーバやVirtualGL, TurboVNCのセットアップなどがおこなわれます。
   • 完了するとrootとcolabユーザのパスワードとlocal port forwardingするためのsshコマンドとVNCサーバにログインするためのパスワードが表示されます。
8. Google Colaboratory にSSHでログイン
   • ✂️(ハサミの絵文字)で囲まれた ssh で始まる行にあるコマンドをお手元のPCのターミナルで実行してColaboratoryのSSHサーバにログインして下さい。
   • ログイン時に必要なパスワードは"colab password: "の右に表示されています。
   • VNCを使っている間はsshでログインしたままの状態にして下さい。
9. TurboVNC Viewerを実行
   • サーバのアドレスを localhost:1 にして接続します。
   • パスワードが要求されるので"VNC password: "の右に表示されているパスワードをコピペしてください。

問題無く接続できれば以下のような画面が見えます。

以下のコマンドでNVIDIAのOpenGL実装が使えるかどうか確認できます。

$ vglrun /opt/VirtualGL/bin/glxinfo | grep NVIDIA

問題なければ以下のような出力がでるはずです。

OpenGL vendor string: NVIDIA Corporation
OpenGL core profile version string: 4.6.0 NVIDIA 418.67
OpenGL core profile shading language version string: 4.60 NVIDIA
OpenGL version string: 4.6.0 NVIDIA 418.67
OpenGL shading language version string: 4.60 NVIDIA

OpenGLを使ったプログラムを実行する

以下の内容はリモートデスクトップ上で実行してください。 TurboVNC ViewerではローカルPCとリモートPC間でコピペすることができます。 OpenGLを使うプログラムを実行するときは vglrun の後に実行するプログラムを指定します。 vglrun をつけずに実行するとTurboVNC付属のソフトウェアGLX/OpenGL実装が使われるのでレンダリングが遅くなります。

SSHからプログラムを起動しVNC上に表示したい場合には以下のように DISPLAY=:1 をつけてコマンドを実行します。

$ DISPLAY=:1 vglrun firefox &

Run Shadertoy

ターミナルを開いて以下のコマンドでfirefoxをインストールして実行します。

$ su
# apt install firefox
# exit
$ vglrun firefox

firefoxで Shadertoy のページを開きます。

Run Unigine Valley

Unigine Valley のページからUnigine Valleyをダウンロードします。 次に以下のコマンドでファイルを展開して実行します。

$ chmod +x Unigine_Valley-1.0.run
$ ./Unigine_Valley-1.0.run
$ cd Unigine_Valley-1.0
$ vglrun ./valley

Use Blender

Blender の公式サイトのDownloadページからLinux 64bit用のファイルをダウンロードします。 次に以下のコマンドでファイルを解凍し、実行します。

$ tar xf blender-2.79b-linux-glibc219-x86_64.tar.bz2
$ cd blender-2.79b-linux-glibc219-x86_64
$ vglrun ./blender

Use Godot

Godot の公式サイトのDownloadページからLinux 64bit用のファイルをダウンロードします。 次に以下のコマンドでファイルを展開して実行します。

$ unzip Godot_v3.1-stable_x11.64.zip
$ vglrun ./Godot_v3.1-stable_x11.64

解説

remocolab はOpenSSH、 TurboVNC 、 libjpeg-turbo 、 VirtualGL 、 Xfce のダウンロードとインストールを行っています。 TurboVNC を使って Google Colaboratory の仮想マシン上にデスクトップを起動しリモートPCからアクセスできるようにしています。 TurboVNC はサーバ上のデスクトップ画面を TurboVNC Viewer を実行しているクライアントPCに送り、クライアントPCからマウスとキーボード入力を受け取ります。 TurboVNC は libjpeg-turbo を使って画面の画像を圧縮してから送信しています。 SSH port forwardingを使うことによってこれらの通信を暗号化しています。 remocolab では外部からSSHを使わず直接TurboVNCに接続することができないように設定しています。 OpenGLを使うプログラムを実行するときにVirtualGLを使うことによってTurboVNC上でも普通のデスクトップ上で実行したときと同じようにサーバ上のGPUを使ったハードウェアアクセラレーションが効くようにしています。

動きを滑らかにする方法

TurboVNC Viewer Optionsを開き、Encoding methodを Tight + Medium-Quality JPEG または Tight + Low-Quality JPEG(WAN) に設定します。 ノイズが見えるようになりますが、カクツキが軽減します。

画面サイズを変更する方法

TurboVNC Viewer Optionsを開き、 Connection タブをクリックして Remote desktop size に好きなサイズを設定します。

Frequently-Asked-Questions

by Tomohiro

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