第1章PC/IDV在圖形設計場景下的應用(yòng)痛點

v圖紙等重要資料保存在PC本地有洩密風險

PC将圖紙數據存放在本地硬盤上，U盤拷貝、網絡外發等行為(wèi)會造成較大的洩密風險。即便在PC上安(ān)裝(zhuāng)加密、桌管等軟件進行控制，也難以從根本上解決問題，比如拆解硬盤、便可(kě)無痕迹獲取核心資料。

v缺乏完整的數據容災方案，意外事件發生時數據有丢失風險

随着PC逐步老化，難免會發生硬盤損壞、主機故障、勒索病毒等意外事件，如果圖紙數據沒有提前備份，那麽硬盤文(wén)件将直接丢失或被加密，恢複難度高。同時，又因為(wèi)這些信息散落在每台終端上，隻能(néng)依靠員工主動備份，目前尚無完整的PC數據備份解決方案。

vIT投資成本不透明&資源難以複用(yòng)

設計人員的PC需要依靠經驗配置顯卡、CPU、内存等資源，往往會以最 高要求的配置來購(gòu)買設備，導緻資源浪費，但如果不這樣做，PC性能(néng)就無法滿足長(cháng)期使用(yòng)。此外，設計人員PC和圖形渲染工作(zuò)站都需要購(gòu)買，無法資源複用(yòng)，這又會有重複投資的問題。

v硬件擴展性差，不能(néng)快速适應業務(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無法快速應對，比如過去大多(duō)數圖紙隻有幾十M，使用(yòng)原PC還不錯，但因業務(wù)發展、圖紙規模上升到幾百M甚至幾G，現有PC就很(hěn)難帶動，調整起來很(hěn)麻煩。

第2章設計場景需要圖形加速型虛拟桌面

2.1GPU可(kě)為(wèi)虛拟桌面提供專業圖形特性

Catia、CAD、Pro-E等專業軟件需要DX或OpenGL的支持，在無GPU的虛拟桌面下，會出現兼容性、色彩失真等問題。原因很(hěn)簡單，專業軟件需要完成捕捉、編碼和渲染等工作(zuò)，這些任務(wù)在無GPU虛拟桌面下，隻能(néng)由主機的CPU來處理(lǐ)，無法達到設計人員所需要的本地級體(tǐ)驗和性能(néng)水平。

NVIDIA GPU技(jì )術能(néng)夠為(wèi)用(yòng)戶提供合适的圖形加速性能(néng)水平，包括全速運行Windows 10和專業圖形應用(yòng)程序，廣泛适用(yòng)于專業平面設計、機械模具設計與制造、建築/裝(zhuāng)潢設計、高校高職3D教學(xué)等領域。

2.2中國(guó)首 款基于KVM vGPU虛拟桌面解決方案

深信服與全球領 先的顯卡芯片廠商英偉達（NVIDIA）合作(zuò)，将NVIDIA Virtual GPU技(jì )術深度集成在深信服aDesk桌面雲平台上形成整體(tǐ)解決方案，該方案具備更高性能(néng)、更高密度的GPU虛拟化體(tǐ)驗，讓用(yòng)戶感受身臨其境的圖形加速效果，為(wèi)深信服桌面雲用(yòng)戶在WIN10、3D圖形設計、多(duō)媒體(tǐ)等複雜的圖像數字場景下帶來極 緻流暢的雲桌面體(tǐ)驗，同時這也是國(guó)内首 款基于KVM技(jì )術的vGPU虛拟桌面解決方案。

2.3GPU虛拟化為(wèi)用(yòng)戶和IT帶來更多(duō)優勢

對用(yòng)戶來說，當虛拟桌面融入GPU技(jì )術後，利用(yòng)其強勁性能(néng)，可(kě)确保虛拟機能(néng)夠具備無異于高端PC的特性，比如抗鋸齒、逼真的模型、增強的應用(yòng)程序性能(néng)以及應用(yòng)程序認證等。同時，用(yòng)戶能(néng)夠徹底改變業務(wù)開展及辦公的方式，享受桌面随需接入的移動性、實現IT資源調配的靈活性，從而使員工達到更高的整體(tǐ)生産效率。

對IT來說，通過外設黑白名單、快照備份、文(wén)件導入導出審計等核心技(jì )術，結合桌面雲的數據不落地特性，可(kě)以保護圖紙等重要業務(wù)數據免受丢失和盜竊的影響。而IT部門還能(néng)夠在控制台集中管理(lǐ)所有用(yòng)戶，統一升級和排除故障，這樣有助于簡化支持。

總體(tǐ)來說，從用(yòng)戶價值來看，顯卡虛拟化可(kě)獲得媲美PC的用(yòng)戶體(tǐ)驗，從IT價值來看，顯卡虛拟化體(tǐ)現在3點：一是解決圖紙安(ān)全難題；二是實現GPU資源占用(yòng)可(kě)視，合理(lǐ)化投資；三是GPU資源池化，硬件複用(yòng)性高，比如白天用(yòng)于辦公、設計，晚上用(yòng)于渲染等。

1.1.1vGPU方案

如上圖所示，M10、M60顯卡安(ān)裝(zhuāng)在物(wù)理(lǐ)服務(wù)器上，vGPU Manager會将物(wù)理(lǐ)GPU劃分(fēn)成N多(duō)個獨立的vGPU實例，這些實例會直接傳遞給安(ān)裝(zhuāng)了NVIDIA驅動程序的虛拟機。當用(yòng)戶接入虛拟桌面并開始工作(zuò)時，NVIDIA驅動程序會通過Hypervisor将命令發送至vGPU Manager引擎，該引擎會對物(wù)理(lǐ)GPU所要處理(lǐ)的任務(wù)進行調度，然後将處理(lǐ)結果發回虛拟機。

由于M10和M60在圖形加速方面性能(néng)強勁，所以整個調度任務(wù)在幾納秒(miǎo)内即可(kě)完成，為(wèi)用(yòng)戶提供本地級的用(yòng)戶體(tǐ)驗。

1.1.2直通方案

如上圖所示，該方案需要的組件和vGPU方案一樣（物(wù)理(lǐ)顯卡、GPU管理(lǐ)軟件、顯卡驅動），不同的是，直通方案采用(yòng)顯卡透傳技(jì )術，把一個GPU核心直接透傳給單個虛拟機，所以圖形處理(lǐ)性能(néng)很(hěn)高，主要适用(yòng)于圖形工作(zuò)站等高端設計場景。

目前支持兩種顯卡，一種是M10，有4個GPU核心，用(yòng)直通方案可(kě)以透傳給4個虛拟機使用(yòng)，還有一種是M60，有2個GPU核心，單核性能(néng)比M10更高，可(kě)透傳給2個虛拟機使用(yòng)。一般來說，圖形工作(zuò)站場景因為(wèi)性能(néng)要求較高，所以需要采用(yòng)M60直通方案。

1.1.3方案對比

1.2關鍵技(jì )術特性

1.2.1GPU資源池化調度

在PC或IDV模式下，GPU資源都是獨占的，即使無人使用(yòng)也無法釋放。當部署vGPU虛拟桌面後，vGPU資源和授權在關機後即可(kě)釋放，所以能(néng)夠實現資源靈活調度和複用(yòng)，技(jì )術方案如下：

1)可(kě)以采用(yòng)池化桌面，先創建固定數量的GPU虛拟機池，當用(yòng)戶接入時随機分(fēn)配GPU虛拟機，退出時歸還資源池。

2)結合個人雲盤（内置雲盤功能(néng)或愛數AnyShare）可(kě)以在池模式下存儲個人數據，當用(yòng)戶接入GPU虛拟機時自動挂載專屬數據盤。

這樣就通過分(fēn)時複用(yòng)降低了投資成本，并避免數據洩密風險。

應用(yòng)場景舉例：

1)共享看圖，比如生産線(xiàn)3D看圖、供應商看圖、采購(gòu)部看圖等，隻需要按并發用(yòng)戶部署GPU虛拟桌面資源池。

2)共享設計，對于費用(yòng)高昂且可(kě)分(fēn)時複用(yòng)的設計場景，也可(kě)以采用(yòng)這種池化模式，降低購(gòu)買軟件的成本。

3)白天用(yòng)于設計，晚上用(yòng)于渲染。

1.2.2GPU資源可(kě)視化

通過控制台界面可(kě)以實時查看顯卡的負載情況、分(fēn)配情況：

1)查看顯卡GPU核心空閑情況，調度是否合理(lǐ)

2)查看GPU利用(yòng)率、運行曲線(xiàn)和主機顯卡配置

3)查看顯卡溫度、分(fēn)片情況、虛拟機占用(yòng)情況

這樣便可(kě)以輕松掌握GPU的業務(wù)負載狀态，實現按需投資，并幫助用(yòng)戶更好的規劃GPU資源調度。

1.2.3vGPU虛拟機跨集群遷移

深信服桌面雲超融合平台支持将3D虛拟機遷移到另一集群的GPU服務(wù)器，支持将原集群虛拟機遷移到新(xīn)GPU集群服務(wù)器，可(kě)用(yòng)于如下2個場景：

1)使用(yòng)深信服GPU服務(wù)器在實際環境進行測試，正式采購(gòu)後部署了新(xīn)GPU服務(wù)器集群，可(kě)以通過控制台将測試服務(wù)器3D虛拟機跨集群遷移到正式購(gòu)買的GPU服務(wù)器上。

2)過去已經在普通辦公場景部署了深信服桌面雲，現部分(fēn)人員因業務(wù)調整需要使用(yòng)3D設計軟件，這個時候可(kě)以部署GPU集群，并将原虛拟機遷移過來，配置vGPU後即可(kě)使用(yòng)。

除此之外，深信服還支持将原3D虛拟機跨集群遷移到非GPU服務(wù)器上使用(yòng)，當然遷移後就無法支持3D軟件了。

1.2.4混合集群HA機制

注：上圖的2D服務(wù)器是指非GPU的普通服務(wù)器。

深信服可(kě)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，虛拟機能(néng)夠在同型号vGPU下實現HA和負載均衡。

該技(jì )術特性有如下幾種應用(yòng)場景：

a)新(xīn)購(gòu)GPU服務(wù)器加入原服務(wù)器集群，利用(yòng)多(duō)副本保障數據安(ān)全性。

b)新(xīn)購(gòu)GPU服務(wù)器顯卡與原集群顯卡型号和數量不同，支持組集群，分(fēn)别滿足W10、設計等不同用(yòng)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(fēn)别滿足W7、W10、設計、圖形工作(zuò)站等不同用(yòng)途。

d)普通實訓室和3D實訓室共享資源，比如沒有3D實訓課時，可(kě)以啓動普通虛拟機，滿足其他(tā)課堂所需，資源充分(fēn)利用(yòng)。

1.3NVIDIA GRID平台概述

1.3.1Tesla硬件

M10集成四顆Maxwell核心，也稱四芯顯卡，主要為(wèi)了給更多(duō)虛拟化用(yòng)戶并發使用(yòng)。規格方面，M10共有2560個CUDA（每顆核心640個）、32GB顯存，每塊M10最多(duō)承載32個vGPU虛拟化用(yòng)戶。

M60集成兩顆Maxwell核心，也稱雙芯顯卡，配備4096個CUDA（每顆核心2048個）、16GB顯存，每塊M60支持16個并發用(yòng)戶，同時支持最多(duō)36條H.264 1080p/30fps視頻流。

總結：顯卡單GPU核心CUDA數越高，處理(lǐ)性能(néng)則越強，因此M10雖然核心高、顯存高，但性能(néng)遠(yuǎn)低于M60（M60單核CUDA數更高）。一般情況，M10适合于W10、教學(xué)3D、輕量設計等場景，而M60适合于企業3D中高端設計、圖形工作(zuò)站等場景。