fusioncloud桌面云解決方案5.2制圖技術(shù)白皮書

1、2014。 保留一切權(quán)利。技術(shù)非經(jīng)本公司以，任何和個(gè)人不得擅自摘抄、本文檔內(nèi)容的部分或全部，并不得。商標(biāo)和其他商標(biāo)均為技術(shù)的商標(biāo)。本文檔提及的其他所有商標(biāo)或商標(biāo)，由各自的所有人擁有。注意您的產(chǎn)品、服務(wù)或特性等應(yīng)受公司商業(yè)合同和條款的約束，本文檔中描述的全部或部分產(chǎn)品、服務(wù)或特性可能不在您的或使用范圍之內(nèi)。除非合同另有約定，公司對(duì)本文檔內(nèi)容不做任何明示或暗示的或保證。由于產(chǎn)品版本升級(jí)或其他原因，本文檔內(nèi)容會(huì)不定期進(jìn)行更新。除非另有約定，本文檔僅作為使用指導(dǎo)，本文檔中的所有陳述、信息和建議不技術(shù)地址：市龍崗區(qū)坂田總部辦公樓：518129htt：目錄1制圖桌面云方案概述2制圖桌面云簡(jiǎn)介21.1業(yè)務(wù)場(chǎng)

2、景分析3制圖主要應(yīng)用場(chǎng)景31.2.2全編輯主要應(yīng)用場(chǎng)景52 GPU 直通圖形桌面云方案技術(shù)原理7. 8應(yīng)用配置建議83 GPU 硬件虛擬化圖形桌面云方案技術(shù)原理9. 10應(yīng)用配置建議111技術(shù)1制圖桌面云方案概述1.1制圖桌面云簡(jiǎn)介制圖指的是需要顯卡輔助來支持的編輯和制圖 3D 應(yīng)用，通常是符合DirectX 或者OpenGL 圖形技術(shù)規(guī)范的應(yīng)用。以前的桌面云場(chǎng)景一般僅支持普通辦公，沒有高性能圖形要原因是之前桌面云的部署還在初始階段，企業(yè)的一些高端專業(yè)未部署到桌面云，而且制圖桌面云虛擬機(jī)成本也更高，導(dǎo)致桌面云支持高端專業(yè)的技術(shù)研發(fā)投入有限。目前普通辦公場(chǎng)

3、景下的技術(shù)基本都成熟，制圖桌面方面的技術(shù)開始加速發(fā)展，各廠商都加大了研發(fā)投入并推出了相應(yīng)的解決方案，如的 RemoteFx 、VMWare 的 vSGA（Virtual Shared Graphics Acceleration）和 vDGA（VirtualDedicated Graphics Adaptor）、Citrix 的XenDesktop 和XenApp。制圖桌面云，即桌面云解決方案向終端用戶提供的 3D 圖形處理和編輯能力。性支持多種高性能圖形，包括主流 CAD（Computer Aided Design）、常用 GIS（GeographicInformation System）、編

4、輯、3D等，能滿足多領(lǐng)域客戶（如工程、制造、油氣、汽車、醫(yī)療、媒資、等行業(yè)）對(duì)高性能圖形處理的需求。圖1-1制圖解決方案示意圖2技術(shù)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，制圖特性又分為如下子特性：GPU 直通：服務(wù)器的 GPU 以直通方式分配給虛擬機(jī)，并通過協(xié)議使得用戶可以從進(jìn)行接入。GPU 直通方式，將承載虛擬機(jī)的物理節(jié)點(diǎn)上的 GPU 顯卡綁定分配給虛擬機(jī)，用戶通過終端接入虛擬機(jī)，這樣虛擬機(jī)就可以使用 GPU 獲取 3D 加速能力。好處是：支持多種類型的顯卡，兼容性好，支持符合DirectX、OpenGL 規(guī)范的 3D 應(yīng)用。GPU 硬件虛擬化：通過虛擬化技術(shù)將 GPU 物理顯卡的顯存靜態(tài)分配給多個(gè)虛擬機(jī)，虛擬機(jī)安

5、裝 NVIDIA 顯卡驅(qū)動(dòng)，共享使用物理顯卡的執(zhí)行計(jì)算資源。好處是：支持最多 32 個(gè)用戶共享 GPU 卡，兼容性好，支持符合DirectX、OpenGL 規(guī)范的 3D 應(yīng)用。業(yè)務(wù)場(chǎng)景分析制圖主要應(yīng)用場(chǎng)景業(yè)務(wù)場(chǎng)景一、Designer：3D 圖形總裝設(shè)計(jì)師（計(jì)算、渲染密集型 ）采用專業(yè)圖形工作站方式進(jìn)行桌面業(yè)務(wù)處理，常用于CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：，此類場(chǎng)景1. 使用專業(yè)的 3D 應(yīng)用進(jìn)行總裝設(shè)計(jì)、仿真設(shè)計(jì)、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)等工作。此類制圖通常對(duì)于 3D 接口（OpenGL/DirectX）有一定的接口兼容性要求。2. 專業(yè)制圖場(chǎng)景設(shè)計(jì)圖形編輯內(nèi)容復(fù)雜，計(jì)算、渲染計(jì)算需求量較

6、大，硬件方面需要具有高處理能力 CPU、高吞吐總線，并配置中高端系列 GPU 卡。3. 具有較高顯示分辨率要求，通常使用寬屏高分辨率顯示器如 1680*1050 以上，此類應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于計(jì)算、渲染能力要求較強(qiáng)。此類場(chǎng)景通常采用 GPU 直通或 GPU 硬件虛擬化高端 vGPU 類型配置方案。用戶使用的專業(yè) 2D/3D應(yīng)用主要有，AutoCroE、Catia、NX UG、Creo Elements/Pro、Rhinoceros 3D、Solid Edge、SolidWorks、TurboCAD、VariCAD、Autodesk Inventor、T-FLEX CAD、Vectorworks 等。e

7、r user：3D 圖形 業(yè)務(wù)場(chǎng)景二、設(shè)計(jì)（計(jì)算、渲染中載）級(jí)別編輯或圖紙查看，除本場(chǎng)景具有如下特點(diǎn)，用戶同樣適用上述圖形進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，如基本的 2D 功能外，用戶具有 3D 硬件加速要求，對(duì)于計(jì)算、渲染有一定性能要求，目前的品牌 PC 機(jī)+獨(dú)3技術(shù)立 GPU 可以滿足其工作要求，應(yīng)用形應(yīng)用，此類用戶對(duì)成本較敏感。的運(yùn)行要求具有一定的圖形加速能力，其桌面主要應(yīng)用仍然為圖此類場(chǎng)景可以通過 GPU 硬件虛擬化中端vGPU 類型配置方案滿足其計(jì)算、渲染要求，用戶使用的專業(yè) 2D/3D 應(yīng)用上面基本相同，但編輯的模型級(jí)別不同。 業(yè)務(wù)場(chǎng)景三、Knowledge worker：輕量級(jí) 3D 圖形用戶（無特

8、殊性能要求）本場(chǎng)景具有如下特點(diǎn)，用戶主要為生產(chǎn)加工、輕量級(jí) 3D 用戶和非專業(yè)制圖類用戶，工作重點(diǎn)領(lǐng)域包括查閱圖紙，輕量編輯，辦公應(yīng)用，豐富的 Web 的體驗(yàn)，及流暢的特殊的需求，切換至虛擬桌面后仍然希望可以運(yùn)行原有 PC 上程序。功能。對(duì)用戶體驗(yàn)有著此類場(chǎng)景通常采用 GPU 硬件虛擬化PPT，Web 插件等。vGPU 類型配置方案，用戶使用 3D 制圖的 view 版本， 制圖業(yè)務(wù)場(chǎng)景解決方案圖1-2 GPU 直通和 GPU 硬件虛擬化適用的制圖場(chǎng)景根據(jù)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景用戶對(duì)使用環(huán)境的要求，匹配對(duì)應(yīng)的解決方案和對(duì)應(yīng)能力的 GPU 卡，來滿足用戶需求。GPU 直通解決方案通常面向復(fù)雜圖紙編輯、圖紙

9、總裝以及體驗(yàn)要求苛刻的用戶，但成本較高。4技術(shù)GPU 硬件虛擬化解決方案面向中等復(fù)雜程度圖紙編輯及圖紙查閱的用戶，可以根據(jù)用戶實(shí)際需求配置成不同類型的 vGPU。1.2.2全編輯主要應(yīng)用場(chǎng)景全編輯場(chǎng)景用戶使用的專業(yè)編輯，國(guó)內(nèi)主要有索貝的Nova、NewStar，以及捷成、大洋、新奧特等ISV 相關(guān)。 業(yè)務(wù)場(chǎng)景一、渲染編輯（計(jì)算、渲染密集型 ）采用專業(yè)圖形工作站方式進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，常用于編輯等多領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)，此類場(chǎng)景具有如下特點(diǎn)：1. 使用集剪輯、特效、于一體的集成化后期制作，對(duì)多軌 100Mbps200Mbps碼流、音頻、文技等進(jìn)行渲染生成成片工作。此類編輯通常對(duì)于 3D 接口（OpenGL/D

10、irectX）有一定的接口兼容性要求。2.渲染編輯場(chǎng)景的文件編輯內(nèi)容復(fù)雜，、渲染計(jì)算需求量較大，硬件方面需要具有高處理能力 CPU、高吞吐總線，并配置中高端系列 GPU 卡。此類場(chǎng)景通常采用 GPU 直通配置方案，GPU 的資源被虛擬機(jī)獨(dú)占使用。 業(yè)務(wù)場(chǎng)景二、120Mbps編輯（計(jì)算、渲染中載）采用專業(yè)圖形工作站方式進(jìn)行桌面業(yè)務(wù)處理，常用于多領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)，此類場(chǎng)景具有如下特點(diǎn)：1.編輯場(chǎng)景的文件編輯內(nèi)容復(fù)雜，需要同時(shí)處理多軌、多軌音頻、多軌字幕、畫中畫特性等，渲染計(jì)算需求量較大，需要高處理能力 CPU，配置中高端系列 GPU 卡。2. 具有較高顯示分辨率要求，通常使用高分辨率顯示器如 1920

11、*1080 及以上，此類應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于計(jì)算、渲染能力要求較強(qiáng)。此類場(chǎng)景通常采用 GPU 直通或高端 vGPU 類型配置方案：實(shí)現(xiàn) 6 層 120M流暢編輯制作，90%。構(gòu)建計(jì)算資源池，支撐渲染等服務(wù)器資源的池化以及靈活調(diào)配，資源利用率 業(yè)務(wù)場(chǎng)景三、25Mbps 標(biāo)清編輯（計(jì)算、渲染輕載）本場(chǎng)景具有如下特點(diǎn)，用戶使用編輯進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，如標(biāo)清的編輯及，除基本的2D 功能外，用戶具有 3D 硬件加速要求，對(duì)進(jìn)行于計(jì)算、渲染有一定性能要求。目前的 GPU 硬件虛擬化的虛擬機(jī)可以滿足其工作要求，應(yīng)用的運(yùn)行要求具有一定的圖形加速能力，其桌面主要應(yīng)用為編輯應(yīng)用，此類用戶對(duì)成本較敏感。5技術(shù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)大部分省市都

12、是以標(biāo)清為主，此類場(chǎng)景可以通過 GPU 硬件虛擬化中vGPU 類型配置方案滿足其計(jì)算、渲染要求。 全編輯業(yè)務(wù)場(chǎng)景解決方案圖1-3 GPU 直通和 GPU 硬件虛擬化適用的全編輯場(chǎng)景全編輯的應(yīng)用場(chǎng)景根據(jù)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景用戶的特點(diǎn)，為用戶分配對(duì)應(yīng)能力的 GPU 卡來滿足用戶需求。GPU 直通解決方案通常面向后期渲染處理，以及多軌 100M編輯的用戶，但成本較高。GPU 硬件虛擬化解決方案面向 120M的需求配置成不同類型的 vGPU。、25M 標(biāo)清的編輯的用戶，具體可以根據(jù)用戶6技術(shù)2 GPU 直通圖形桌面云方案2.1 技術(shù)原理GPU 直通圖形桌面具有獨(dú)立顯卡能力每個(gè)圖形加速虛擬機(jī)綁定一個(gè) GPU 滿

13、足 3D 應(yīng)用的圖形渲染需求服務(wù)器的剩余 CPU 資源可以創(chuàng)建不帶 GPU 的普通虛擬機(jī)圖2-1GPU 直通圖形桌面示意圖虛擬機(jī)具備了 GPU 圖形加速能力，圖形可以使用 GPU 進(jìn)行硬件渲染，GPU 將渲染后的位圖放入顯卡緩沖區(qū)，將緩沖區(qū)內(nèi)容實(shí)時(shí)地投送到客戶端側(cè)。虛擬機(jī)內(nèi)置顯示虛擬桌面技術(shù)，獲桌面協(xié)議 HDP 發(fā)給客戶端，由客戶端顯取到顯示信息后，進(jìn)行壓縮、合并等一系列的處理后，通過示繪圖信息。通過虛擬化的直通技術(shù)可以將顯卡直接給虛擬機(jī)使用，和物理機(jī)接入顯卡的效果基本一致，在虛擬機(jī)上只要安裝了對(duì)應(yīng)顯卡的顯示驅(qū)動(dòng)，顯卡可以為這個(gè)虛擬機(jī)提供高性能圖形的能力。桌面云服務(wù)器端程序?qū)⒉东@桌面圖像數(shù)據(jù)，

14、發(fā)送給客戶端顯示。7技術(shù)2.21.智能識(shí)別算法智能識(shí)別區(qū)域，針對(duì)采用專門的壓縮算法，支持流暢，降低帶寬占用。2.智能圖像識(shí)別算法對(duì)文字等體驗(yàn)要求高的區(qū)域采用無損壓縮算法，針對(duì)自然圖像采用有損壓縮算法，這種方式能夠在不降低用戶體驗(yàn)的情況下，降低帶寬，減輕網(wǎng)絡(luò)壓力。3.硬件編VM 端采用了基于 NVIDIA 的 Grid SDK 提供的硬件抓圖、壓縮接口，減輕了 CPU 的壓力，了VM 的性能；客戶端采用了軟硬件混合的方式，使顯示更加流暢。4.100M圖形編輯能力專門推出了針對(duì) 100M 媒資行業(yè)編輯的 GPU 直通解決方案，采用應(yīng)用感知智能算法選擇，即能夠智能的識(shí)別類型而選擇不同壓縮算法，配合

15、GPU 直通，提供 100M 高清圖形編輯能力，優(yōu)于其他廠家。2.3 應(yīng)用配置建議由于 GPU 直通技術(shù)是虛擬機(jī)獨(dú)占式的使用顯卡，一臺(tái)服務(wù)器能夠支持多少虛擬機(jī)使用 GPU，受限于單臺(tái)服務(wù)器能夠插多少顯卡。服務(wù)器能夠支持顯卡的數(shù)量受制于 PCI-E 總線帶寬、空間、散熱和供電的制約。因此，單臺(tái)服務(wù)器能夠支持的 GPU 不會(huì)太多，這樣導(dǎo)致 GPU 直通的技術(shù)比較適合于高性能圖形需求比例較低的場(chǎng)景。從 PCI-E 設(shè)備直通技術(shù)來說，虛擬機(jī)使用 GPU 和物理 PC 使用 GPU 不存在區(qū)別。在實(shí)際測(cè)試過程中，物理PC 能夠運(yùn)行的Pro/E、AutoCAD、UG 等，在 GPU 直通虛擬機(jī)上也能夠運(yùn)行

16、。這些圖形在虛擬機(jī)里運(yùn)行體驗(yàn)效果與相同配置的物理PC 體驗(yàn)相當(dāng)，虛擬機(jī)支持 GPU 處理能力與綁定的 GPU 顯卡性能一致。8技術(shù)3 GPU 硬件虛擬化圖形桌面云方案3.1 技術(shù)原理GPU 硬件虛擬化使用單個(gè)顯卡為多個(gè)虛擬桌面提供顯卡能力一塊支持 GPU 硬件虛擬化的顯卡（Nvidia GRID K1/K2）可虛擬成不同類型的多個(gè)vGPU每個(gè)圖形加速虛擬機(jī)綁定一個(gè) vGPU 滿足 3D 應(yīng)用的圖形渲染需求服務(wù)器的剩余 CPU 資源可以創(chuàng)建無vGPU 的普通虛擬機(jī)圖3-1GPU 硬件虛擬化圖形桌面示意圖GPU 硬件虛擬化圖形桌面虛擬機(jī)具備 GPU 圖形加速能力，圖形可以使用 GPU 進(jìn)行硬件渲染

17、，GPU 將渲染后的位圖放入顯卡緩沖區(qū)，緩沖區(qū)內(nèi)容實(shí)時(shí)地投送到客戶端。虛擬機(jī)內(nèi)置顯示虛擬桌面技術(shù)，每個(gè)vGPU 虛擬機(jī)通過獨(dú)立的輸入通道發(fā)送渲染指令和控制命令到物理 GPU，渲染完成后，驅(qū)動(dòng)返回桌面幀數(shù)據(jù)到虛擬機(jī)，然后經(jīng)過桌面協(xié)議 HDP 傳送到客戶端并顯示。9技術(shù)GPU 硬件虛擬化實(shí)現(xiàn)方式為：通過虛擬化的技術(shù)可以將一塊顯卡虛擬化為多個(gè)給虛擬機(jī)使用，和物理機(jī)接入顯卡的效果基本一致，在虛擬機(jī)上只要安裝了顯卡驅(qū)動(dòng)，顯卡可以為這個(gè)虛擬機(jī)提供高性能圖形處理能力。桌面云服務(wù)器端程序?qū)⒉东@桌面圖像數(shù)據(jù)，來支持客戶端顯示。3.21.GPU 硬件虛擬化使用虛擬化技術(shù)將一個(gè)物理 GPU 虛擬成多個(gè)供虛擬機(jī)使用，

18、與 GPU 共享的虛擬化相比，GPU 硬件虛擬化是在硬件顯卡上實(shí)現(xiàn)的虛擬化，性能更高。GPU 硬件虛擬化采用的GRID K1/K2 是針對(duì)數(shù)據(jù)中心級(jí)的功率效率的要求來設(shè)計(jì)，采用了全新高性能的 SMX 流處理器。2.高密度并發(fā)使用 GRID 顯卡優(yōu)化的多 GPU 設(shè)計(jì)，最大限度的高用戶密度。一塊 K1 顯卡有 4 個(gè) GPU 和16GB 顯存，最多可以支持 32 中可以支持 16 高端用戶。用戶；一塊 K2 顯卡有 2 個(gè) GPU 和 16GB 顯存，最多3.高速圖形指令處理GPU 硬件虛擬化虛擬機(jī)和 GPU 直通虛擬機(jī)一樣，都可以通過NVIDIA 的顯卡驅(qū)動(dòng)可以直接GPU 硬件資源，具有與PC

19、 一樣的性能和兼容性。4.低時(shí)延顯示（HDP：桌面協(xié)議）HDP 使用的低延遲的顯示技術(shù)使用顯卡硬件抓取虛擬桌面圖像減少延遲，并且使用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)桌面圖像進(jìn)行識(shí)別后采用不同的壓縮算法，將桌面圖像高效壓縮編碼后發(fā)送到TC，使用戶與虛擬機(jī)進(jìn)行交互時(shí)，大大提高用戶體驗(yàn)。5.VNC 通道顯示使用虛擬化技術(shù)從物理 GPU 顯存獲取渲染的桌面圖像數(shù)據(jù)，在控制臺(tái)使用 VNC 登錄可以對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行等操作，解決了 GPU 直通因沒有 VNC 功能導(dǎo)致用戶在網(wǎng)絡(luò)故障情況束手無策的痛點(diǎn)。10技術(shù)3.3 應(yīng)用配置建議由于 GPU 硬件虛擬化技術(shù)，多個(gè)虛擬機(jī)的顯存是獨(dú)立分配的，物理顯卡的運(yùn)算執(zhí)行單元是共享使用的。配置 vGPU 類型不同，虛擬機(jī)分配顯存大小就不同，共享使用顯卡的虛擬機(jī)數(shù)量就不同。一臺(tái)服務(wù)器能夠支持多少虛擬機(jī)使用 GP