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云桌面GPU技术方案

time2024-06-20 07:17:42

云桌面场景中,很多行业都需要用到 3D 图形设计,如建筑、汽车、船舶、飞机、动漫设计等,3D 设计需要消耗大量的运算资源,应用 GPU 技术 (Graphics Processing Unit) 可以大大加速 3D 渲染的速度,提高 3D 设计的效率。

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什么类型的程序适合在 GPU 上运行?

3D 设计是 GPU 很重要的使用领域,该任务具有高度的并行性,CPU 是无法达到使用户满意的效果的,而采用 GPU 可仅仅通过增加并行处理单元和存储器控制单元便可有效的提高处理能力和存储器带宽。因此,在 VDI 架构中,相较于 CPU,GPU 方案在具备大量重复数据集运算和频繁内存访问等特点的应用场景(3D 渲染、VR/AR 沉浸式教室、视频编辑等)中具有无可比拟的优势。

3D 设计指的是需要显卡辅助来支持的 3D 应用,通常是符合 DirectX 或 OpenGL 图形技术规范的应用。近些年普通办公场景下的 VDI 技术日趋成熟,云桌面 3D 图形设计方面的技术开始加速发展,各厂商都加大了研发投入并推出了相应的解决方案,如 Microsoft 的 RemoteFX、VMWare 的 vSGA(Virtual Shared Graphics Acceleration)和 vDGA(Virtual Dedicated Graphics Adaptor)、Citrix 的 HDX 3D Pro、Nvidia 的 GPU 硬件虚拟化。

通过这些技术可有效支持多种 3D 软件,包括主流 CAD(Computer Aided Design)软件、常用 GIS(Geographic Information System)、3D 游戏软件、全媒体视频编辑软件等,能满足多领域客户(如设计院、工程、制造、医疗、游戏、媒资、高校设计类专业教室等行业)对 3D 制图处理的需求。
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软件 GPU

顾名思义,软件 GPU 就是完全用软件来模拟 GPU 的功能,对于 3D 设计软件来说还是可以在虚机中调用 3D 图形驱动程序来实现各种 3D 运算,但这些运算都是由宿主机的 CPU 来完成的,当然速度比 GPU 差远了,而且会占用 CPU 资源。这种方式只是作为一种权宜之计,作为 GPU 资源不够(或根本没有)时的一种补充,但对用户来说好歹可以在虚拟桌面中运行那些 3D 设计软件了,目前这种技术比较适用于轻量级 3D 软件环境中。

GPU 直通

显卡直通也叫做显卡穿透(pass-through),是指绕过虚拟机管理系统,将每个物理 GPU 绑定给一个虚拟机,只有该虚拟机拥有使用 GPU 的权限,通过驱动直接访问物理 GPU,这种独占设备的方法分配方式保存了 GPU 的完整性和独立性,在性能方面与非虚拟化条件下接近,且可以用来进行通用计算。但是显卡直通需要利用显卡的一些特殊细节,同时兼容性差,仅在部分 GPU 中设备可以使用。目前业内很多厂家均已支持 GPU 直通技术,比如:VMWare PCoIP、Citrix HDX、HP RGS 协议,使得终端用户通过终端远程接入用户虚拟桌面获取 GPU 的 3D 加速能力。本特性支持多种类型显卡,兼容性好,支持符合最新 DirectX、OpenGL 规范的 3D 应用。

GPU 虚拟化

GPU 硬件虚拟化技术是利用虚拟化 vGPU 技术,将 NVIDIA GRID 显卡虚拟成几个 vGPU,每个 vGPU 绑定给一个虚拟机,该虚拟机像访问 GPU 一样直接访问该 vGPU。利用服务器虚拟化平台将 1 个物理 GPU 卡虚拟成多个 vGPU 卡,每个 vGPU 卡绑定给一个虚拟机,该虚拟机独享一个 vGPU,多个虚拟机共享一个物理 GPU 卡,从而达到资源共享的目的。在使用 M10 GPU 卡下,M10 最多可支持 64 个虚拟机,虚拟机最小支持 512M 显存,但是不支持硬解码。支持符合最新 DirectX、OpenGL 规范的 3D 应用。

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图形工作站是一种专业从事图形、图像(静态)、图像(动态)与视频工作的高档次专用电脑的总称。从工作站的用途来看,无论是三维动画、数据可视化处理乃至 CAD/CAM 和 EDA,都要求系统具有很强的图形处理能力,从这个意义上来说,可以认为大部分工作站都用作图形工作站。通过图形工作站纳管方式,可以把图形工作站导入到云桌面管理平台中,并向终端用户提供桌面连接协议接入图形工作站获取 GPU 的 3D 加速能力。该技术支持 NVIDIA 多种类型的显卡,兼容性好,支持符合最新 DirectX、OpenGL 规范的 3D 应用。


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