云计算技术分享之桌面虚拟化中的3D虚拟化解决方案经验总结

相较于普通的桌面虚拟化，3D桌面虚拟化是一个普通桌面虚拟化中研发桌面的衍生场景。过去多年，3D用户的桌面虚拟化需求一直都存在，但受限于技术很难完成交付。3D用户主要分布在包括工程制造、能源、科研、医疗等几个行业及相关的研究机构，在国外还有金融、政府这些行业。而在国内，近两年受到制造2025的大环境的影响，特别是在工程制造行业及对口的研究机构，3D桌面虚拟化需求呈现一种井喷式的发展趋势。

但3D虚拟化技术发展并不是一蹴而就的。整个技术发展都是有一个漫长的过程，当然还会不断发展下去。大约在10年之前，当时的飞机制造巨头波音公司找到做远程交付最厉害的Citrix和做显卡最牛NVIDIA，希望双方能做做一个解决方案，使得其设计的图纸都保存在其数据中心，但是其分布在全球的生产、制造工厂都能读取到这些图纸。但以当时的技术来说，无论这些很难做到，但为后来的合作埋下了伏笔。

大约在2007年的时候，Citrix通过无盘工作站的方式，即通过一台服务器推送操作系统到远端的工作站上运行，达到所谓的虚拟化以及远程接入物理工作站的方式来解决这个问题，这也无奈之举。

到了2008年左右，Citrix开始将物理工作站通过Citrix的HDX协议进行远程交付，这个就和HP RGS非常类似的一种方式。但他开启了Citrix HDX 3D PRO的先河，为后续Citrix在3D虚拟化的领域的领导者地位打下了坚实的基础。

到了2009年，Citrix第一次实现了在服务器上安装一块Quadro 专业显卡，安装在虚拟化服务器XenServer上，然后将这块显卡透传给其中一台虚拟机，使得这台虚拟机获得了相应的GPU性能。这在业界是第一次真正实现了虚拟化与GPU物理显卡技术的结合。

到了2012年，Citrix将GPU虚拟化技术应用到了其当家应用虚拟化XenApp上，使得3D 应用可以直接进行交付，而跳出了桌面这个框架。

时间来到了2013年，跨时代的vGPU解决方案在孕育了几乎10年以后，时任Citrix CEO Mark Templeton和NVIDIA CEOJensen Huang携手发布了全球首个GPU虚拟化解决方案。

2016年Citix又完成了Linux 的3D交付，应该说发展步伐还是非常清楚的。

那么说了这么多Citrix在3D虚拟化发展史上的里程碑，回到客户的实际场景中，看看最终到底是否需要一个什么样的方案。

回到3D项目本身(不一定是虚拟化场景)，其实需要解决用户的3个问题，

1. 如何保证3D使用的体验

2. 如何合理使用包括GPU在内的所有资源

3. 如何合理控制成本

其实Citrix做桌面虚拟化，首先会做的是分析用户的场景及用户类型。其实这个也是为了在项目中、后期合理的规划来应对前面3个问题。所以一般3D项目中，我们会把用户分成大概4个类别：

1. 重度3D用户

2. 中度3D用户

3. 轻度3D用户

4. 2D用户

对其最终的不同的类型的定义，就成为了后续我们在资源投入的依据。

既然有了用户的分类，其实在资源投入上就不可能是完全一致的，这个肯定是不合理。即使非专业人士相信也能理解，不同的需求配置不同的技术手段。

从目前的GPU虚拟化来说，一共有4种基本形态：

1. 软件虚拟GPU

2. GPU穿透

3. GPU-APP共享

4. vGPU，GPU虚拟

这四种形态很好理解：

1. 软件虚拟GPU：就是由虚拟机自带的虚拟显卡来提供显示性能

2. GPU穿透：将一块显卡透传给一个虚拟机

3. GPU-APP共享：将一块显卡透传给一台基于Windows Server的XenApp虚拟机，交付一个个带有GPU效能的应用

4. vGPU，GPU虚拟化：利用NVidia K1/K2，M60为代表的GPU完全虚拟化

其实这4种形态，很多时候也就正好对应前面用户的4种类型

而在这些模式中，目前最受用户关注的就是vGPU这种，的确他在很多地方有其独到的优势。目前在Citrix 3D解决方案中，他也是最重要解决方案组成之一。用户喜欢他，在我看来有几个原因：

1. 性能值得期待。K1/K2，M60本身性能都不俗，即使切割之后仍然有很强的GPU性能，能够满足绝大部分的用户需求。

2. 由于显卡是切分的，在一定程度上可以给用户调整GPU规格的可能。这比给每个用户买工作站，硬件配置固化来的更为灵活。至少不用等3年甚至5年才能调整这些参数。

3. 虽然现在vGPU还不能实现VM的在线热迁移，但是多用户使用的模式、数据中心统一标准机架或者刀片服务器，还是比较受到IT管理人员的喜欢，毕竟不用维护那么多工作站，那是超级占用机房空间的。

目前市面上最主流的vGPU显卡型号为K1/K2，NVIDIA正在逐渐推广其新一代产品M6/M60。以K1/K2为例他们的性能罗列如下：

NVidia也有官方的对应表，非常容易让我们选择合适的配置。

那么有了一块K1/K2显卡就能解决3D用户的问题了吗?

答案是否定的。

原因很简单，任何系统都不是靠一个组件来实现的。3D虚拟化也不仅仅只靠GPU就能完成所有的工作来支撑用户访问。

既然是Windows+虚拟化+3D，我们就需要从这三个层面去看待这个问题。

1. 为了实现3D虚拟化，GPU是一定需要。这个是肯定的，而且根据重、中、轻度用户，我们需要分配合适的GPU、vGPU，否则效果肯定不好。

（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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