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@chikasuiro

Amazon WorkSpacesでFreeCAD 0.19 + FEM_FrontISTRを動かす①

Last updated at Posted at 2022-03-24

1. 背景

Amazon WorkSpacesはクラウド上で利用できるデスクトップ環境であり，利用者に依存せず同じ環境を提供できることから，授業や講習でも有用なものです．CAEの分野でも，CADソフトによる造形から構造解析までのデモンストレーションを行うものとして利用価値があります．

しかしながら，Amazon WorkSpacesの「無料利用枠の対象」であるWindowsは，デフォルトでは，オープンソースのCADであるFreeCADのバージョン0.17以前しか利用できません．オープンソースのソルバであるFrontISTRをFreeCADから利用可能にしたアドオンが昨年リリース1されましたが，こちらはFreeCAD 0.19で導入可能なため，対応していないという問題がありました．

この記事①では，Amazon WorkSpacesの新規立ち上げから解決策の実施までを紹介します．次いで②では，WorkSpaces上でのFEM_FrontISTR利用例と利用上の注意を見ていきます．

次の記事↓
(準備中)

2. 用語のざっくりとした説明

  • Amazon WorkSpaces: AWS (Amazon Web Services)の提供する仮想デスクトップ環境
  • FreeCAD: オープンソースのCADソフト．フリーのCAD
  • FEM_FrontISTR: オープンソースの構造解析ソルバ FrontISTR をFreeCADのアドオン化したもの．FreeCAD上でモデリング〜解析〜可視化を行える．

3. Amazon WorkSpacesの新規作成

AWSのアカウント作成まではできているとして，新規にWorkSpacesを作成する過程を順に見ていきます．

  1. AWS マネジメントコンソールの「WorkSpaces」へ行き，左上の「WorkSpacesを起動」を押します．
    1_launch-0.png
  2. 利用するディレクトリを選択します．新規作成 or 目的のものを選択し，次へ進みます．
    1_launch-1.png
  3. 利用するユーザーを追加します．「ユーザー名」「名」「姓」「Eメール」を入力し，「ユーザーの作成」を押します．
    1_launch-2-1.png
    作成されると画面下部に反映されますので，確認の上，次へ進みます．
    1_launch-2-2.png
  4. 利用するバンドル(マシンのタイプやOS)を選択します．今回は「無料利用枠の対象」である「Standard with Windows 10 (Server 2019 based)，日本語」としました．画面下部の割り当てを確認し，次へ進みます．
    1_launch-3-1.png
    1_launch-3-2.png
  5. 設定の確認です．知らぬ間の課金を避けるため，「AutoStop」を選択します．画面下部のタグは任意です．
    1_launch-4-1.png
    1_launch-4-2.png
  6. WorkSpacesの最終確認です．設定事項に誤りがないことを確かめ，「WorkSpacesの起動」を押します．
    1_launch-5.png
  7. 新たに作成したものが一覧画面に反映されます．ステータスが「PENDING」のうちは準備中で利用できません．
    1_launch-6.png
  8. 数十分(公式では20分，それより短いことも長いことも)経つと，ステータスが「STOPPED」に変化し，利用可能になります．次項のはじめに示すメールの到着でこの準備完了を知ります．
    1_launch-7.png

4. Amazon WorkSpacesの立ち上げ

利用可能になったWorkSpacesを立ち上げる過程を順に見ていきます．

  1. 利用可能のお知らせは，ユーザー追加の際に入力したEメール宛に届きます．
    2_signin-1.png
  2. メールの「1」のリンクにアクセスし，パスワードを設定します．
    2_signin-2.png
  3. パスワード設定が完了すると，クライアントのダウンロード画面に自動で遷移します．適切なものを選択し，自身の環境にインストールしてください．
    2_signin-3.png
  4. クライアントを立ち上げ，メールの「2」に記載された登録コードを入力して次へ進みます．
    2_signin-4.png
  5. ユーザー名と先程設定したパスワードを入力し，次へ進みます．
    2_signin-5.png
  6. 入力情報に問題がなければ，起動の準備に入ります．
    2_signin-6.png
  7. しばらく待つと，Windows環境が立ち上がります．失敗した場合は，入力をやり直したり，マネジメントコンソールから再起動を試みたりします．
    2_signin-7.png

5. FreeCAD 0.19をとりあえず入れる

冒頭の文章より，ここまでの手順で作成したWindows環境ではFreeCAD 0.19を利用できないことは明らかですが，一度インストール〜起動をやってみましょう．

  1. ブラウザ2でFreeCADのダウンロードページにアクセスし，Windows版のインストーラを取得します．
    3_freecad-1.png
  2. 特別な設定はせずインストールを進めます．
    3_freecad-2.png
  3. 起動してみます．やはりローディング画面のみ表示されて落ちてしまいます．
    3_freecad-3.gif

6. 問題の解決へ

立ち上がらない問題の原因究明〜解決の過程を記録として残します．最終的な結論だけ知りたいという方は，次項 7 へ進んでください．

「amazon workspaces freecad 0.19」で検索すると，仮想環境で利用できないという似たような事例がFreeCAD Forum3で見つかりました．曰く，GPUが搭載されていないことが立ちがらない原因のようです．このスレッドの一番下，投稿者による解決策として示されていたのは

  • Mesa3Dのopengl32.dll4 (dllの形で配布されているもの)をbinフォルダ(=アプリケーションのあるところ)に入れる
  • Stack Overflowに解説あり

という内容でした．そこで，リンクされたStack Overflow5を確認すると，トップ回答の内容は

  • LLVM + Mesa3Dをビルドし，opengl32.dllを作成する
    →C:\Windows\System32\opengl32.dllを置き換える
  • アプリケーションと同じフォルダに入れても動かない

というものでした．FreeCAD Forumの投稿者は自身でFreeCADをビルドしたのに対し，今はインストーラで入れたものを使いたいという違いがあります．しかし，Stack Overflowの方にしたがってビルドから行うのは面倒です．また，dllの置き場にも食い違いがあります．ひとまず試していくしかない...ということで以下のような作業を実験として行いました．

  1. dllがアプリケーションと同じところにあれば良い？と考え，C:\Windows\System32\opengl32.dllをFreeCADのexeがあるところにコピーしました．
    →何も変わりませんでした．後で気付きましたが，Stack Overflowの方でC:\...のものを「置き換え」(replace)と書かれているのに，「1. ビルドしたものか，2. C:\...のものを利用」と，このときは勘違いしていました．
  2. Stack Overflowを信用しC:\...のdllを置き換えるものの，ビルドは面倒なので配布されているMesa3Dのdllを利用することにしました．opengl32.dllなので32 bit用をダウンロードし，C:\Windows\System32\opengl32.dllを置換しました．このとき，Stack Overflowの次点の回答も参照し，C:\Windows\SysWOW64\opengl32.dllも置換しました．
    →FreeCADがローディング画面さえ出ずにエラーで落ちてしまいました．
  3. dllの名称は32であるものの，OSは64 bitなので64 bit用が必要ということに気付き，改めて64 bit用Mesa3Dのopengl32.dllをダウンロードしました．上と同様にSystem32とSysWOW64内に配置しました．
    →無事起動しました！

7. FreeCAD 0.19を使えるようにする

解決策の結論を簡単に述べます．

  1. Mesa3D 64 bitのopengl32.dllを入手する
  2. Windowsにはじめから存在するopengl32.dllを置き換える

という2つの作業を行います．以下では，必要なファイルのダウンロード〜既存のファイルのセキュリティ変更・置換までの過程を順に見ていきます．

  1. Mesa3Dのダウンロードページにアクセスし，64 bit用を入手します．
    4_mod-1.png
  2. Mesa3Dは7z形式で圧縮されているため，解凍用に7-Zipも導入します．
    4_mod-2.png
  3. 7zを右クリック，「7-Zip」 > 「ここに展開」を選択し，解凍します．opengl32.dllとREADME.txtの2ファイルが得られます．
    4_mod-3.png
  4. WorkSpacesでは，ユーザー環境はDドライブに存在します．エクスプローラー上部のバーにC:\と入力し，Cドライブにアクセスします．
    4_mod-4.png
  5. C:\Windows\System32の様子です．このopengl32.dllを置き換えます．
    4_mod-5.png
  6. WorkSpacesを利用するユーザーは管理者扱いであるものの，置き換えようとすると拒否されてしまいます．C:\...のdllのアクセス許可を変更することで対処します．
    4_mod-6.png
  7. C:\Windows\System32\opengl32.dllを右クリックし，プロパティを開きます．プロパティの「セキュリティ」タブの下部，「詳細設定」へ進みます．ここからの作業はシステムの一部を改変するものですので，自己責任で行ってください．
    4_mod-7.png
  8. 所有者が「TrustedInstaller」となっているので，これを変更します．
    4_mod-8.png
  9. フィールドに自身のユーザー名(WorkSpaces作成時に設定したもの)を入力し，「名前の確認」を行います．入力した文字列を含むユーザーが複数存在する場合(例: user01，user02など)は，適切なものを選択してください．
    4_mod-9.png
  10. 所有者が変更されたことを確認し，「適用」を押します．
    4_mod-10.png
  11. 今度はプロパティの「セキュリティ」タブより，「編集」(アクセス許可の変更)へ進みます．図のような画面が表示されるので，上のユーザーなど一覧から「Users」を選択し，「フルコントロール」にチェックを入れてください(どうせ置換してしまうのでフルコントロールで良いです)．すると，拒否されることなく，入手したMesa3Dのopengl32.dllで置き換えられます．一連の操作をC:\Windows\SysWOW64\opengl32.dllに対しても行ってください．
    (2022.3.31修正: 再検証したところ，SysWOW64内のファイルは置換しなくても良いことが判明しました．)
    4_mod-11.png
  12. Mesa3DのdllがSystem32，SysWOW64 に配置された後，改めてFreeCAD 0.19を起動します．期待通り画面が表示されました．
    4_mod-12.gif

次の記事②↓では，FEM_FrontISTRアドオンを入れた上で実際にFreeCADを使っていきます．
(準備中)

  1. https://twitter.com/FrontISTR_/status/1385620772123668486?s=20&t=cUZxtej4PJZJfWadxSp8ew ↩

  2. IE 11とFirefoxがあります． ↩

  3. https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?t=42264 ↩

  4. https://fdossena.com/?p=mesa/index.frag ↩

  5. https://stackoverflow.com/questions/48433641/does-azure-allow-app-need-opengl-any-way-to-go-around ↩

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