云桌面三大謊言之GPU虛擬化

　　現(xiàn)在集成商的銷售去見客戶再談云桌面時不用浪費口水解釋什么云桌面，該不該上云桌面？ 要談的只是這次該再上多少。因為能賣進去的地方都賣進去了（包括那些根本不適用云桌面的場景），想再多賣一點就得在產(chǎn)品上堆賣點了。于是國產(chǎn)廠家又開始了新一輪的概念創(chuàng)新。槽點最大的三個分別是：GPU虛擬化、超融合和前端運算。

　　今天首先想談是的GPU虛擬化，這是近期炒得最多的一個概念。GPU 是什么？GPU是Graphics Processing Unit （圖形處理器）的縮寫；GPU又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片。GPU 問世提高了計算機的圖形處理能力解放了CPU。配備了高性能GPU 顯示卡一直被廣泛的應(yīng)用于圖形圖像處理、工業(yè)設(shè)計等專業(yè)領(lǐng)域，同時也是游戲玩家們的最愛。

　　稍了解VDI 技術(shù)的同學(xué)們都知道VDI 是將遠端虛擬機的視像輸出傳輸?shù)浇K端屏幕上，終端只負責(zé)輸入輸出遠端虛擬機的信息，內(nèi)部原理類似于遠程桌面。Citrix 和VMware 都在遠程桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議上加足了功夫，不斷更新不斷提高傳輸效率。但是受到帶寬等因素的影響，真正在云桌面上進行工業(yè)設(shè)計、觀看高清視頻、3D游戲等應(yīng)用時就會發(fā)現(xiàn)云桌面的畫面會頻繁出現(xiàn)跳幀、停頓甚至花屏現(xiàn)象。因此在早期基于VDI 的虛擬桌面技術(shù)不適用于圖像處理密集型的應(yīng)用場景是共識。

　　隨著近幾年云計算、機器學(xué)習(xí)人工智能、高算、區(qū)塊鏈的興起，GPU以其在浮點運算與并行運算性能方面的出色表現(xiàn)有了海量的市場需求。GPU與CPU的區(qū)別是CPU 由專為順序串行處理而優(yōu)化的幾個核心組成，而 GPU 則擁有一個由數(shù)以千計的更小、更高效的核心（專為同時處理多重任務(wù)而設(shè)計）組成的大規(guī)模并行計算架構(gòu)。 GPU早已經(jīng)不再只是顯示卡，而成為了CPU 之外更大的計算模塊。很多大學(xué)實驗室新增的高算服務(wù)器往往都會配備4~8 張卡，為了正是提高計算能力。一些所謂的專業(yè)挖礦機也采用高性能GPU 作為計算核心。新一代的操作系統(tǒng)和軟件對GPU的依賴越來越重。據(jù)Lakeside的統(tǒng)計，Windows 10 比Windows 7 的GPU使用量增加了32%，使用GPU加速的應(yīng)用數(shù)量也是過去 5 年的 2 倍，同時使用這些應(yīng)用的用戶數(shù)量也增加了60%。在這里我們可以很清晰的發(fā)現(xiàn)，不具備GPU運算能力的基礎(chǔ)架構(gòu)難以滿足未來軟件和系統(tǒng)的要求。

　　廠商過度夸張VGPU 在云桌面應(yīng)用上的效果其實是一種概念炒作。有些銷售人員甚至宣傳通過VGPU 可以使瘦終端云桌面勝任原專業(yè)圖形工作站的工作。宣稱云桌面可應(yīng)用于高密集圖形圖像處理、設(shè)計工作。 但實際情況又如何？

　　早在十年前 NVIDIA 就推出了虛擬GPU案，即通過NVIDIA 底層管理軟件將物理 GPU按需切割，同時分配給多個虛擬機使用，虛擬機所使用的GPU被稱之為虛擬GPU。在虛擬機中使用的vGPU計算能力來自物理GPU分割出來的配額，在后端強勁GPU支持下使虛擬機的浮點計算與并行計算性能大幅提高。這一技術(shù)的設(shè)計初衷是為服務(wù)于租用云主機的進行高算托管的專業(yè)用戶，主要被應(yīng)用于虛擬服務(wù)器、應(yīng)用主機服務(wù)器?，F(xiàn)今天我們在阿里云、AWS 等云計算提供商處租用云主機時都有VGPU 池可供選擇。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇多顆VGPU 來提高自己托管的應(yīng)用服務(wù)的計算速度。可以說這一項技術(shù)從一開始就并不是桌面用戶開發(fā)的。雖然理論上VGPU 可以加快虛擬機的圖形圖像處理能力，但卻無助于圖形圖像在遠程終端的輸出能力。

　　重申一遍VGPU 技術(shù)是用來提高虛擬機的浮點運算、并行計算能力，對虛擬機圖像的遠程輸出到終端上的流暢程度沒有實質(zhì)性的幫助。云主機云服務(wù)注重的是運算能力；云桌面注重的是前端桌面的交互體驗，所有的遠程桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議都對圖像進行了有損壓縮，遠端虛擬機輸出的幀通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端（盒子）時圖像實際已經(jīng)進行了裁減；即使后端虛擬機上的VGPU渲染了一張4K 的32位真彩圖像，通過遠程桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議回顯（終端盒子收到加密壓縮的數(shù)據(jù)后把數(shù)據(jù)還原成圖像） 到終端顯示器上被用戶肉眼看到之時其實已經(jīng)是縮水后的復(fù)刻品。 其實VDI 的云桌面在高密集圖像處理方面表現(xiàn)不佳其瓶頸也并不在后端的GPU不足，而且網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膿p失與前端能力的不足。在窄帶寬與瘦終端環(huán)境表現(xiàn)得更明顯。