韓棟梁，賀霄琛，李少飛

( 中國電子科技集團公司第二研究所，山西 太原030024)

采用硬件GPU 加速的虛擬桌面既能滿足三維設(shè)計對顯卡的要求，又能實現(xiàn)統(tǒng)一維護和集中管理，還能很好地彌補臺式計算機的短板。本文主要闡述vGPU 桌面虛擬化在三維設(shè)計中的應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)計算機面臨的問題

近年來，隨著工藝設(shè)備復(fù)雜程度的提升，大型設(shè)備的三維裝配和仿真對計算機硬件要求尤其是對顯卡性能的要求越來越高，主要存在以下幾方面的問題：

（1）終端運維難度大。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模擴大，終端數(shù)量不斷增加，而計算機硬件資源性能下降，又導(dǎo)致故障率逐年上升，維護工作量成倍增長。

（2）數(shù)據(jù)安全性差。傳統(tǒng)工作模式下，設(shè)計數(shù)據(jù)分散保存在本地計算機，無法保證企業(yè)商業(yè)秘密的安全。雖然通過一些加密手段可對數(shù)據(jù)進行保護，但設(shè)計軟件運行速度會受到影響，嚴重降低工作效率。

（3）硬件可靠性差。一般計算機采用單硬盤設(shè)計，可靠性較差，冗余備份能力有限，故障后恢復(fù)所需時間較長。

2 虛擬桌面架構(gòu)及VGPU 技術(shù)

新一代桌面云解決方案可最大化保護企業(yè)商業(yè)秘密，前端采用遠程桌面方式登錄，在后端架設(shè)桌面云服務(wù)平臺，通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全、資源靈活調(diào)度、高可靠性等要求[1]。

二是建立完善企業(yè)黨建工作指導(dǎo)機制。繼續(xù)發(fā)揮各級黨員領(lǐng)導(dǎo)干部的作用，建立黨員領(lǐng)導(dǎo)干部企業(yè)黨建工作聯(lián)系點，定期或不定期深入企業(yè)調(diào)查研究，指導(dǎo)開展黨建工作。另外，完善企業(yè)黨建指導(dǎo)員制度，專職靠上指導(dǎo)企業(yè)組建黨組織和開展黨建工作。例如，山東省廣饒縣建立了縣級領(lǐng)導(dǎo)干部聯(lián)系非公有制企業(yè)抓黨建制度，34名縣級黨員領(lǐng)導(dǎo)干部每人聯(lián)系一家非公有制企業(yè)和一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道），指導(dǎo)開展企業(yè)黨建工作；同時，在沒有黨員或黨員不足3名的非公有制企業(yè)，派駐黨建指導(dǎo)員，幫助建立“兼合式”黨組織，在企業(yè)開展黨組織活動。

2.1 虛擬桌面架構(gòu)

桌面虛擬化技術(shù)是一種基于服務(wù)器架構(gòu)的計算模型，可將桌面虛擬機在數(shù)據(jù)中心進行日常維護和統(tǒng)一管理[2]。前端用戶平臺僅用于接收后端個人桌面系統(tǒng)，用戶能夠獲得與本地計算機同等的使用體驗。并且達到桌面系統(tǒng)與前臺物理硬件分離的目的，提升了企業(yè)數(shù)據(jù)的安全性，減少了信息化管理運維成本。同時，虛擬桌面可以在任何聯(lián)網(wǎng)的終端上、在任何時間和任何地點訪問網(wǎng)絡(luò)上授權(quán)的任何桌面系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)。

桌面虛擬化的主流架構(gòu)為VDI（Virtual Desktop Infrastructure），目前主要由Citrix、VMware 和Microsoft 公司提供，其產(chǎn)品分別為XenDesktop、VMWare View 以及Microsoft MED-V[3]，其中Citrix 公司的XenDesktop 平臺采用高效可靠的ICA協(xié)議和重定向技術(shù)。

2.2 VGPU 技術(shù)

VGPU 是共享一個物理GPU 引擎，包括3D 圖形、視頻解碼、視頻編碼引擎等圖形化操作[4]?；贜VIDIA GRID GPU 技術(shù)和Citrix 公司的XenServer平臺共同開發(fā)的高級GPU 架構(gòu)。它與普通計算機的GPU 工作方式相同，是一種傳統(tǒng)GPU 模擬技術(shù)，有固定的GPU 顯存尺寸和顯示輸出。虛擬桌面通過NVIDIA 驅(qū)動程序與物理GPU 直接通訊，顯存大小由物理GPU 分配，GPU Manager 僅完成對于VGPU的分配管理工作，從而確保VGPU 的性能不受影響。

本文采用XenDesktop 平臺來搭建三維設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境。

3 XenDesktop 平臺方案設(shè)計與實施

3.1 方案設(shè)計

通過需求調(diào)研，梳理出三維設(shè)計對虛擬桌面應(yīng)用的業(yè)務(wù)需求見表1。

表1 業(yè)務(wù)需求

基于業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和桌面虛擬化技術(shù)架構(gòu)特點進行詳細分析和設(shè)計，從硬件、軟件、數(shù)據(jù)、安全和使用場景等幾個方面著手，構(gòu)建最適合的桌面云解決方案。為適應(yīng)三維設(shè)計需求，本方案采用VDI架構(gòu)，包括“桌面池”、“用戶配置文件和用戶數(shù)據(jù)”、“企業(yè)組織結(jié)構(gòu)”和“設(shè)計桌面顯卡”等。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)構(gòu)建計算資源平臺和存儲資源平臺，桌面操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)中心承載，為每個用戶提供獨立的虛擬機，保證桌面之間互不干擾。整體邏輯架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 整體邏輯架構(gòu)

3.1.1 虛擬桌面池資源規(guī)劃

設(shè)計人員峰值為90～110 人左右，針對不同用戶需求，對虛擬桌面進行分類配置，選擇不同配置的解決方案，以保證用戶體驗和業(yè)務(wù)軟件的流暢使用，配置如表2 所示。

表2 虛擬桌面配置清單

3.1.2 存儲規(guī)劃

通過部署NAS 系統(tǒng)（Network Attached Storage，網(wǎng)絡(luò)附屬存儲），將用戶配置文件重定向到NAS 存儲系統(tǒng)。虛擬桌面中D 盤為存儲中劃分的個人數(shù)據(jù)盤，設(shè)計人員可將個人數(shù)據(jù)存放到該網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器中。通過磁盤配額和權(quán)限管理，控制用戶使用空間和訪問權(quán)限。存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

3.1.3 組策略

對于桌面的權(quán)限設(shè)置和功能設(shè)置使用組策略進行控制，桌面云平臺提供預(yù)制的配置模板，包括USB 控制、個人配置文件漫游、盤符顯示等，在活動目錄中基于組織結(jié)構(gòu)創(chuàng)建用戶和分組，對不同組分別進行組策略配置。

3.2 平臺部署

3.2.1 XenDesktop 平臺搭建

本方案基于XenDesktop 平臺，各應(yīng)用服務(wù)器部署清單如表3 所示。

3.2.2 搭建XenServer 服務(wù)器

由7 臺服務(wù)器組成一個資源池（Pool），XenServer 可以在資源池的主機之間進行實時遷移，能夠滿足容災(zāi)和故障轉(zhuǎn)移需求，安裝XenCenter 組件后，可在客戶端上遠程訪問資源池。

3.2.3 XenDesktop 基礎(chǔ)架構(gòu)

基礎(chǔ)架構(gòu)包括域控制器、DDC 服務(wù)器、PVS 服務(wù)器、StoreFront 服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。在域控制器中配置Active Directory 活動目錄，添加DNS、DHCP 服務(wù)。DDC（Desktop Delivery Controller）用來控制客戶端與服務(wù)器承載的虛擬機之間訪問；PVS 服務(wù)器用來創(chuàng)建、維護并發(fā)布不同類型的桌面模板；系統(tǒng)通過StoreFront 為用戶展示可用的虛擬桌面，是統(tǒng)一的登錄站點；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分為主數(shù)據(jù)庫、鏡像數(shù)據(jù)庫和仲裁數(shù)據(jù)庫。其作用分別為承擔客戶端的訪問、備份和實現(xiàn)自動的故障轉(zhuǎn)移。以PVS 服務(wù)器為例，其管理界面如圖3 所示。

表3 服務(wù)器清單

圖3 PVS 服務(wù)器管理界面

4 應(yīng)用效果分析

通過XenDesktop 桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建了統(tǒng)一的桌面云平臺，實現(xiàn)了計算資源的高效利用，通過對計算機桌面的標準化管理和集中控制，顯著提升了管理效率、系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）采用基于VGPU 的虛擬桌面系統(tǒng)，可以達到傳統(tǒng)圖形工作站的效果。提供高速度、高質(zhì)量的顯示信息。

（2）利用桌面虛擬化技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)不“落地”，防止內(nèi)部敏感數(shù)據(jù)泄露。通過對系統(tǒng)進行定期備份，有效保障數(shù)據(jù)安全性。

（3）當虛擬機發(fā)生故障時，只需在后臺重新發(fā)布新桌面，幾分鐘后用戶即可正常工作，且數(shù)據(jù)不會丟失，大大提高了終端運維的效率，降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。通過后臺計算資源的靈活配置提高利用率。

（4）利用桌面虛擬化技術(shù)，設(shè)計人員可以在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同終端進行圖紙的設(shè)計，同時保證對應(yīng)用、信息、知識產(chǎn)權(quán)的管控與審計。

5 結(jié)束語

本文基于虛擬桌面為三維設(shè)計人員提供虛擬圖形工作站桌面，采用VGPU 技術(shù)架構(gòu)更好地提升了虛擬桌面的設(shè)計效率和顯示效果。此外利用XenDesktop 虛擬化平臺降低了終端運維成本、提高了資源利用率、保障數(shù)據(jù)安全以及資源配置的靈活性。本文的虛擬桌面部署方案可為其它三維用戶的圖形渲染、圖片編輯、視頻編輯等應(yīng)用提供借鑒。