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第1章       PC/IDV在圖形設計場(chǎng)景下的應用痛點(diǎn)

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v圖紙等重要資料保存在PC本地有泄密風(fēng)險

      PC將圖紙數據存放在本地硬盤(pán)上,U盤(pán)拷貝、網(wǎng)絡(luò )外發(fā)等行為會(huì )造成較大的泄密風(fēng)險。即便在PC上安裝加密、桌管等軟件進(jìn)行控制,也難以從根本上解決問(wèn)題,比如拆解硬盤(pán)、便可無(wú)痕跡獲取核心資料。

      v缺乏完整的數據容災方案,意外事件發(fā)生時(shí)數據有丟失風(fēng)險

      隨著(zhù)PC逐步老化,難免會(huì )發(fā)生硬盤(pán)損壞、主機故障、勒索病毒等意外事件,如果圖紙數據沒(méi)有提前備份,那么硬盤(pán)文件將直接丟失或被加密,恢復難度高。同時(shí),又因為這些信息散落在每臺終端上,只能依靠員工主動(dòng)備份,目前尚無(wú)完整的PC數據備份解決方案。

      vIT投資成本不透明&資源難以復用

      設計人員的PC需要依靠經(jīng)驗配置顯卡、CPU、內存等資源,往往會(huì )以最高要求的配置來(lái)購買(mǎi)設備,導致資源浪費,但如果不這樣做,PC性能就無(wú)法滿(mǎn)足長(cháng)期使用。此外,設計人員PC和圖形渲染工作站都需要購買(mǎi),無(wú)法資源復用,這又會(huì )有重復投資的問(wèn)題。

      v硬件擴展性差,不能快速適應業(yè)務(wù)變化

      PC硬件配置相對固定,如需擴展,則需要更換CPU、顯卡等配件,在圖紙設計規模變化時(shí)無(wú)法快速應對,比如過(guò)去大多數圖紙只有幾十M,使用原PC還不錯,但因業(yè)務(wù)發(fā)展、圖紙規模上升到幾百M甚至幾G,現有PC就很難帶動(dòng),調整起來(lái)很麻煩。

第2章       設計場(chǎng)景需要圖形加速型虛擬桌面

2.1           GPU可為虛擬桌面提供專(zhuān)業(yè)圖形特性

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    Catia、CAD、Pro-E等專(zhuān)業(yè)軟件需要DXOpenGL的支持,在無(wú)GPU的虛擬桌面下,會(huì )出現兼容性、色彩失真等問(wèn)題。原因很簡(jiǎn)單,專(zhuān)業(yè)軟件需要完成捕捉、編碼和渲染等工作,這些任務(wù)在無(wú)GPU虛擬桌面下,只能由主機的CPU來(lái)處理,無(wú)法達到設計人員所需要的本地級體驗和性能水平。

      NVIDIA GPU技術(shù)能夠為用戶(hù)提供合適的圖形加速性能水平,包括全速運行 Windows 10和專(zhuān)業(yè)圖形應用程序,廣泛適用于專(zhuān)業(yè)平面設計、機械模具設計與制造、建筑/裝潢設計、高校高職3D教學(xué)等領(lǐng)域。

2.2           中國首款基于KVM vGPU虛擬桌面解決方案

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      深信服與全球領(lǐng)先的顯卡芯片廠(chǎng)商英偉達(NVIDIA)合作,將NVIDIA Virtual GPU技術(shù)深度集成在深信服aDesk桌面云平臺上形成整體解決方案,該方案具備更高性能、更高密度的GPU虛擬化體驗,讓用戶(hù)感受身臨其境的圖形加速效果,為深信服桌面云用戶(hù)在WIN10、3D圖形設計、多媒體等復雜的圖像數字場(chǎng)景下帶來(lái)極致流暢的云桌面體驗,同時(shí)這也是國內首款基于KVM技術(shù)的vGPU虛擬桌面解決方案。

2.3           GPU虛擬化為用戶(hù)和IT帶來(lái)更多優(yōu)勢

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對用戶(hù)來(lái)說(shuō),當虛擬桌面融入GPU技術(shù)后,利用其強勁性能,可確保虛擬機能夠具備無(wú)異于高端PC的特性,比如抗鋸齒、逼真的模型、增強的應用程序性能以及應用程序認證等。同時(shí),用戶(hù)能夠徹底改變業(yè)務(wù)開(kāi)展及辦公的方式,享受桌面隨需接入的移動(dòng)性、實(shí)現IT資源調配的靈活性,從而使員工達到更高的整體生產(chǎn)效率。

IT來(lái)說(shuō),通過(guò)外設黑白名單、快照備份、文件導入導出審計等核心技術(shù),結合桌面云的數據不落地特性,可以保護圖紙等重要業(yè)務(wù)數據免受丟失和盜竊的影響。而IT部門(mén)還能夠在控制臺集中管理所有用戶(hù),統一升級和排除故障,這樣有助于簡(jiǎn)化支持。

總體來(lái)說(shuō),從用戶(hù)價(jià)值來(lái)看,顯卡虛擬化可獲得媲美PC的用戶(hù)體驗,從IT價(jià)值來(lái)看,顯卡虛擬化體現在3點(diǎn):一是解決圖紙安全難題;二是實(shí)現GPU資源占用可視,合理化投資;三是GPU資源池化,硬件復用性高,比如白天用于辦公、設計,晚上用于渲染等。

1.1.1 vGPU方案

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    如上圖所示,M10、M60顯卡安裝在物理服務(wù)器上,vGPU Manager會(huì )將物理GPU劃分成N多個(gè)獨立的vGPU實(shí)例,這些實(shí)例會(huì )直接傳遞給安裝了NVIDIA驅動(dòng)程序的虛擬機。當用戶(hù)接入虛擬桌面并開(kāi)始工作時(shí),NVIDIA驅動(dòng)程序會(huì )通過(guò)Hypervisor將命令發(fā)送至vGPU Manager引擎,該引擎會(huì )對物理GPU所要處理的任務(wù)進(jìn)行調度,然后將處理結果發(fā)回虛擬機。

    由于M10M60在圖形加速方面性能強勁,所以整個(gè)調度任務(wù)在幾納秒內即可完成,為用戶(hù)提供本地級的用戶(hù)體驗。

1.1.2 直通方案

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如上圖所示,該方案需要的組件和vGPU方案一樣(物理顯卡、GPU管理軟件、顯卡驅動(dòng)),不同的是,直通方案采用顯卡透傳技術(shù),把一個(gè)GPU核心直接透傳給單個(gè)虛擬機,所以圖形處理性能很高,主要適用于圖形工作站等高端設計場(chǎng)景。

目前支持兩種顯卡,一種是M10,有4個(gè)GPU核心,用直通方案可以透傳給4個(gè)虛擬機使用,還有一種是M60,有2個(gè)GPU核心,單核性能比M10更高,可透傳給2個(gè)虛擬機使用。一般來(lái)說(shuō),圖形工作站場(chǎng)景因為性能要求較高,所以需要采用M60直通方案。

1.1.3 方案對比

對比項

共享方案

vGPU方案

直通方案

兼容性

性能

可視性

無(wú)

支持

支持

可管理性

無(wú)

支持

支持

成本

1.2           關(guān)鍵技術(shù)特性

1.2.1 GPU資源池化調度

PCIDV模式下,GPU資源都是獨占的,即使無(wú)人使用也無(wú)法釋放。當部署vGPU虛擬桌面后,vGPU資源和授權在關(guān)機后即可釋放,所以能夠實(shí)現資源靈活調度和復用,技術(shù)方案如下:

1)      可以采用池化桌面,先創(chuàng )建固定數量的GPU虛擬機池,當用戶(hù)接入時(shí)隨機分配GPU虛擬機,退出時(shí)歸還資源池。

2)      結合個(gè)人云盤(pán)(內置云盤(pán)功能或愛(ài)數AnyShare)可以在池模式下存儲個(gè)人數據,當用戶(hù)接入GPU虛擬機時(shí)自動(dòng)掛載專(zhuān)屬數據盤(pán)。

這樣就通過(guò)分時(shí)復用降低了投資成本,并避免數據泄密風(fēng)險。

應用場(chǎng)景舉例:

1)      共享看圖,比如生產(chǎn)線(xiàn)3D看圖、供應商看圖、采購部看圖等,只需要按并發(fā)用戶(hù)部署GPU虛擬桌面資源池。

2)      共享設計,對于費用高昂且可分時(shí)復用的設計場(chǎng)景,也可以采用這種池化模式,降低購買(mǎi)軟件的成本。

3)      白天用于設計,晚上用于渲染。

1.2.2 GPU資源可視化

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通過(guò)控制臺界面可以實(shí)時(shí)查看顯卡的負載情況、分配情況:

1)      查看顯卡GPU核心空閑情況,調度是否合理

2)      查看GPU利用率、運行曲線(xiàn)和主機顯卡配置

3)      查看顯卡溫度、分片情況、虛擬機占用情況

這樣便可以輕松掌握GPU的業(yè)務(wù)負載狀態(tài),實(shí)現按需投資,并幫助用戶(hù)更好的規劃GPU資源調度。

1.2.3 vGPU虛擬機跨集群遷移

深信服桌面云超融合平臺支持將3D虛擬機遷移到另一集群的GPU服務(wù)器,支持將原集群虛擬機遷移到新GPU集群服務(wù)器,可用于如下2個(gè)場(chǎng)景:

1)      使用深信服GPU服務(wù)器在實(shí)際環(huán)境進(jìn)行測試,正式采購后部署了新GPU服務(wù)器集群,可以通過(guò)控制臺將測試服務(wù)器3D虛擬機跨集群遷移到正式購買(mǎi)的GPU服務(wù)器上。

2)      過(guò)去已經(jīng)在普通辦公場(chǎng)景部署了深信服桌面云,現部分人員因業(yè)務(wù)調整需要使用3D設計軟件,這個(gè)時(shí)候可以部署GPU集群,并將原虛擬機遷移過(guò)來(lái),配置vGPU后即可使用。

除此之外,深信服還支持將原3D虛擬機跨集群遷移到非GPU服務(wù)器上使用,當然遷移后就無(wú)法支持3D軟件了。

1.2.4 混合集群HA機制

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注:上圖的2D服務(wù)器是指非GPU的普通服務(wù)器。

深信服可以支持普通服務(wù)器、GPU直通服務(wù)器、vGPU服務(wù)器組建集群,虛擬機能夠在同型號vGPU下實(shí)現HA和負載均衡。

該技術(shù)特性有如下幾種應用場(chǎng)景:

a)      新購GPU服務(wù)器加入原服務(wù)器集群,利用多副本保障數據安全性。

b)      新購GPU服務(wù)器顯卡與原集群顯卡型號和數量不同,支持組集群,分別滿(mǎn)足W10、設計等不同用途。

c)       普通服務(wù)器、直通GPU服務(wù)器、vGPU服務(wù)器組建同一集群,分別滿(mǎn)足W7、W10、設計、圖形工作站等不同用途。

d)      普通實(shí)訓室和3D實(shí)訓室共享資源,比如沒(méi)有3D實(shí)訓課時(shí),可以啟動(dòng)普通虛擬機,滿(mǎn)足其他課堂所需,資源充分利用。

1.3           NVIDIA GRID平臺概述

1.3.1 Tesla硬件

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    M10

    M60

    GPU

    Quad Mid-level Maxwell

    Dual High-end Maxwell

    CUDA Cores

    2560640 per   GPU

    40962048 per   GPU

    Memory Size

    32 GB GDDR5

    16 GB GDDR5

    Max vGPU instances

    32

    16

    Form Factor

    PCIe3.0 Dual Slot

    解決方案

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