第1章 PC/IDV在圖形設(shè)計(jì)場(chǎng)景下的應(yīng)用痛點(diǎn)
v圖紙等重要資料保存在PC本地有泄密風(fēng)險(xiǎn)
PC將圖紙數(shù)據(jù)存放在本地硬盤上，U盤拷貝、網(wǎng)絡(luò)外發(fā)等行為會(huì)造成較大的泄密風(fēng)險(xiǎn)。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題，比如拆解硬盤、便可無痕跡獲取核心資料。
v缺乏完整的數(shù)據(jù)容災(zāi)方案，意外事件發(fā)生時(shí)數(shù)據(jù)有丟失風(fēng)險(xiǎn)
隨著PC逐步老化，難免會(huì)發(fā)生硬盤損壞、主機(jī)故障、勒索病毒等意外事件，如果圖紙數(shù)據(jù)沒有提前備份，那么硬盤文件將直接丟失或被加密，恢復(fù)難度高。同時(shí)，又因?yàn)檫@些信息散落在每臺(tái)終端上，只能依靠員工主動(dòng)備份，目前尚無完整的PC數(shù)據(jù)備份解決方案。
vIT投資成本不透明&資源難以復(fù)用
設(shè)計(jì)人員的PC需要依靠經(jīng)驗(yàn)配置顯卡、CPU、內(nèi)存等資源，往往會(huì)以最高要求的配置來購買設(shè)備，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，但如果不這樣做，PC性能就無法滿足長(zhǎng)期使用。此外，設(shè)計(jì)人員PC和圖形渲染工作站都需要購買，無法資源復(fù)用，這又會(huì)有重復(fù)投資的問題。
v硬件擴(kuò)展性差，不能快速適應(yīng)業(yè)務(wù)變化
PC硬件配置相對(duì)固定，如需擴(kuò)展，則需要更換CPU、顯卡等配件，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)模變化時(shí)無法快速應(yīng)對(duì)，比如過去大多數(shù)圖紙只有幾十M，使用原PC還不錯(cuò)，但因業(yè)務(wù)發(fā)展、圖紙規(guī)模上升到幾百M甚至幾G，現(xiàn)有PC就很難帶動(dòng)，調(diào)整起來很麻煩。
第2章 設(shè)計(jì)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業(yè)圖形特性
Catia、CAD、Pro-E等專業(yè)軟件需要DX或OpenGL的支持，在無GPU的虛擬桌面下，會(huì)出現(xiàn)兼容性、色彩失真等問題。原因很簡(jiǎn)單，專業(yè)軟件需要完成捕捉、編碼和渲染等工作，這些任務(wù)在無GPU虛擬桌面下，只能由主機(jī)的CPU來處理，無法達(dá)到設(shè)計(jì)人員所需要的本地級(jí)體驗(yàn)和性能水平。
NVIDIA GPU技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁┖线m的圖形加速性能水平，包括全速運(yùn)行 Windows 10和專業(yè)圖形應(yīng)用程序，廣泛適用于專業(yè)平面設(shè)計(jì)、機(jī)械模具設(shè)計(jì)與制造、建筑/裝潢設(shè)計(jì)、高校高職3D教學(xué)等領(lǐng)域。
深信服與全球領(lǐng)先的顯卡芯片廠商英偉達(dá)（NVIDIA）合作，將NVIDIA Virtual GPU技術(shù)深度集成在深信服aDesk桌面云平臺(tái)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(yàn)，讓用戶感受身臨其境的圖形加速效果，為深信服桌面云用戶在WIN10、3D圖形設(shè)計(jì)、多媒體等復(fù)雜的圖像數(shù)字場(chǎng)景下帶來極致流暢的云桌面體驗(yàn)，同時(shí)這也是國內(nèi)首款基于KVM技術(shù)的vGPU虛擬桌面解決方案。
2.3 GPU虛擬化為用戶和IT帶來更多優(yōu)勢(shì)
對(duì)用戶來說，當(dāng)虛擬桌面融入GPU技術(shù)后，利用其強(qiáng)勁性能，可確保虛擬機(jī)能夠具備無異于高端PC的特性，比如抗鋸齒、逼真的模型、增強(qiáng)的應(yīng)用程序性能以及應(yīng)用程序認(rèn)證等。同時(shí)，用戶能夠徹底改變業(yè)務(wù)開展及辦公的方式，享受桌面隨需接入的移動(dòng)性、實(shí)現(xiàn)IT資源調(diào)配的靈活性，從而使員工達(dá)到更高的整體生產(chǎn)效率。
對(duì)IT來說，通過外設(shè)黑白名單、快照備份、文件導(dǎo)入導(dǎo)出審計(jì)等核心技術(shù)，結(jié)合桌面云的數(shù)據(jù)不落地特性，可以保護(hù)圖紙等重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)免受丟失和盜竊的影響。而IT部門還能夠在控制臺(tái)集中管理所有用戶，統(tǒng)一升級(jí)和排除故障，這樣有助于簡(jiǎn)化支持。
總體來說，從用戶價(jià)值來看，顯卡虛擬化可獲得媲美PC的用戶體驗(yàn)，從IT價(jià)值來看，顯卡虛擬化體現(xiàn)在3點(diǎn)：一是解決圖紙安全難題；二是實(shí)現(xiàn)GPU資源占用可視，合理化投資；三是GPU資源池化，硬件復(fù)用性高，比如白天用于辦公、設(shè)計(jì)，晚上用于渲染等。
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(dú)立的vGPU實(shí)例，這些實(shí)例會(huì)直接傳遞給安裝了NVIDIA驅(qū)動(dòng)程序的虛擬機(jī)。當(dāng)用戶接入虛擬桌面并開始工作時(shí)，NVIDIA驅(qū)動(dòng)程序會(huì)通過Hypervisor將命令發(fā)送至vGPU Manager引擎，該引擎會(huì)對(duì)物理GPU所要處理的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，然后將處理結(jié)果發(fā)回虛擬機(jī)。
由于M10和M60在圖形加速方面性能強(qiáng)勁，所以整個(gè)調(diào)度任務(wù)在幾納秒內(nèi)即可完成，為用戶提供本地級(jí)的用戶體驗(yàn)。
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(qū)動(dòng)），不同的是，直通方案采用顯卡透?jìng)骷夹g(shù)，把一個(gè)GPU核心直接透?jìng)鹘o單個(gè)虛擬機(jī)，所以圖形處理性能很高，主要適用于圖形工作站等高端設(shè)計(jì)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?jìng)鹘o4個(gè)虛擬機(jī)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?jìng)鹘o2個(gè)虛擬機(jī)使用。一般來說，圖形工作站場(chǎng)景因?yàn)樾阅芤筝^高，所以需要采用M60直通方案。
對(duì)比項(xiàng) | 共享方案 | vGPU方案 | 直通方案 |
兼容性 | 差 | 好 | 好 |
性能 | 低 | 中 | 高 |
可視性 | 無 | 支持 | 支持 |
可管理性 | 無 | 支持 | 支持 |
成本 | 中 | 中 | 高 |
1.2.1 GPU資源池化調(diào)度
在PC或IDV模式下，GPU資源都是獨(dú)占的，即使無人使用也無法釋放。當(dāng)部署vGPU虛擬桌面后，vGPU資源和授權(quán)在關(guān)機(jī)后即可釋放，所以能夠?qū)崿F(xiàn)資源靈活調(diào)度和復(fù)用，技術(shù)方案如下：
1) 可以采用池化桌面，先創(chuàng)建固定數(shù)量的GPU虛擬機(jī)池，當(dāng)用戶接入時(shí)隨機(jī)分配GPU虛擬機(jī)，退出時(shí)歸還資源池。
2) 結(jié)合個(gè)人云盤（內(nèi)置云盤功能或愛數(shù)AnyShare）可以在池模式下存儲(chǔ)個(gè)人數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶接入GPU虛擬機(jī)時(shí)自動(dòng)掛載專屬數(shù)據(jù)盤。
這樣就通過分時(shí)復(fù)用降低了投資成本，并避免數(shù)據(jù)泄密風(fēng)險(xiǎn)。
應(yīng)用場(chǎng)景舉例：
1) 共享看圖，比如生產(chǎn)線3D看圖、供應(yīng)商看圖、采購部看圖等，只需要按并發(fā)用戶部署GPU虛擬桌面資源池。
2) 共享設(shè)計(jì)，對(duì)于費(fèi)用高昂且可分時(shí)復(fù)用的設(shè)計(jì)場(chǎng)景，也可以采用這種池化模式，降低購買軟件的成本。
3) 白天用于設(shè)計(jì)，晚上用于渲染。
1.2.2 GPU資源可視化
通過控制臺(tái)界面可以實(shí)時(shí)查看顯卡的負(fù)載情況、分配情況：
1) 查看顯卡GPU核心空閑情況，調(diào)度是否合理
2) 查看GPU利用率、運(yùn)行曲線和主機(jī)顯卡配置
3) 查看顯卡溫度、分片情況、虛擬機(jī)占用情況
這樣便可以輕松掌握GPU的業(yè)務(wù)負(fù)載狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)按需投資，并幫助用戶更好的規(guī)劃GPU資源調(diào)度。
1.2.3 vGPU虛擬機(jī)跨集群遷移
深信服桌面云超融合平臺(tái)支持將3D虛擬機(jī)遷移到另一集群的GPU服務(wù)器，支持將原集群虛擬機(jī)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(cè)試，正式采購后部署了新GPU服務(wù)器集群，可以通過控制臺(tái)將測(cè)試服務(wù)器3D虛擬機(jī)跨集群遷移到正式購買的GPU服務(wù)器上。
2) 過去已經(jīng)在普通辦公場(chǎng)景部署了深信服桌面云，現(xiàn)部分人員因業(yè)務(wù)調(diào)整需要使用3D設(shè)計(jì)軟件，這個(gè)時(shí)候可以部署GPU集群，并將原虛擬機(jī)遷移過來，配置vGPU后即可使用。
除此之外，深信服還支持將原3D虛擬機(jī)跨集群遷移到非GPU服務(wù)器上使用，當(dāng)然遷移后就無法支持3D軟件了。
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(jī)能夠在同型號(hào)vGPU下實(shí)現(xiàn)HA和負(fù)載均衡。
該技術(shù)特性有如下幾種應(yīng)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(shù)據(jù)安全性。
b) 新購GPU服務(wù)器顯卡與原集群顯卡型號(hào)和數(shù)量不同，支持組集群，分別滿足W10、設(shè)計(jì)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，分別滿足W7、W10、設(shè)計(jì)、圖形工作站等不同用途。
d) 普通實(shí)訓(xùn)室和3D實(shí)訓(xùn)室共享資源，比如沒有3D實(shí)訓(xùn)課時(shí)，可以啟動(dòng)普通虛擬機(jī)，滿足其他課堂所需，資源充分利用。
1.3 NVIDIA GRID平臺(tái)概述
M10 | M60 | ||||
GPU | Quad Mid-level Maxwell | Dual High-end Maxwell | |||
CUDA Cores | 2560（640 per GPU） | 4096（2048 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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