GPU仮想化技術についての簡単な説明: GPUグラフィックスレンダリング仮想化

VDI ユーザー エクスペリエンスの問題

AMDのGPU SRIOVやNvidiaのM60などの直接デバイス仮想化にしろ、GVT-gなどのスライス仮想化にしろ、グラフィックレンダリングを主に扱う仮想化ソリューションはVDI顧客向けに位置づけられることになるだろう。しかし、それらはすべて、グラフィック レンダリングのリモート表示という問題に直面しています。これらの仮想マシンは主に Windows ゲストです。リモート ディスプレイの問題 (つまり、前述のリモート ディスプレイの問題) をどのように解決するかによって、ユーザー エクスペリエンスとユーザーの定着率が大きく決まります。

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しかし、クラウド コンピューティング サービスは現在非常に成熟していますが、ほとんどのシナリオに適した汎用的なソリューションはまだ存在しません。

では、VDI ユーザー エクスペリエンスの問題は主にどこにあるのでしょうか?

GPU グラフィック レンダリングをサポートする仮想マシンの場合、KVM SPICE を使用すると黒い画面が表示される可能性が高くなります。

グラフィック レンダリング機能を活用するには、リモート ディスプレイの問題をサポートするために仮想マシン内に追加のソフトウェアをインストールする必要があります。

従来の顧客のほとんどは、クライアントにリモート接続する KVM SPICE VNC 方式にすでに慣れていますが、グラフィック レンダリングをサポートする仮想マシンはすべて、例外なく顧客に黒い画面を提供します。つまり、仮想マシンの起動プロセス中に SeaBIOS がロードされると、画面表示が見えなくなるため、顧客はクライアントを操作できなくなります。

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さらに言葉にできないのは、問題 2 の解決策です。クライアント内でリモート接続をサポートするプロトコルをいくつかインストールする必要があります。問題1により、画面が表示されなくなります。ソフトウェアをインストールできません!!!頭痛がしてきましたか？

そのため、多くの場合、ユーザー (パブリック クラウド サービス プロバイダーにはこの状況を回避するソリューションがあります) は、独自の VDI 環境をセットアップするときに GPU 仮想化機能を無効にします。次に、仮想マシン内に必要なリモート接続ツールをインストールし、自動的に起動するように構成します。その後、GPU 仮想化機能を有効にすることができます。

このようなユーザーエクスペリエンスは長年にわたって批判されてきましたが、すべての関係者がそれを解決する意図を持っていないようです。したがって、これを補うにはサードパーティのリモート表示プロトコルを使用するしかありません。なぜ誰も解決しないのでしょうか?たとえ解決できたとしても、代金を支払わない可能性があるからです。

よく使用される方法と、リモート プロトコルのリモート表示効果をいくつか選択します。

リモート デスクトップ接続 (RDP)

vGPU のない仮想マシンでは、QEMU には完全にシミュレートされた VGA デバイス (cirrus または qxl) が付属しており、KVM の SPICE と連携して動作し、VNC 経由で仮想マシンのデスクトップを表示できます。ただし、vGPU ドライバーがインストールされると、ディスプレイが vGPU ドライバーによって制御されるため、この VNC で黒い画面が表示されることがよくあります。ユーザーエクスペリエンスはかなり悪いです。

この時点で、ユーザーは Windows に付属するリモート デスクトップ接続 (RDP) を介して仮想マシンに接続する必要があります。これにより、顧客のニーズがある程度解決されます。ただし、RDP はすべての問題に対する解決策ではありません。 RDP は 2D を適切にサポートしていますが、オーバーレイが必要な場合、Windows RDP ではそれを表示できません。また、フルスクリーンモードでの3D表示にも問題があります。

もちろん、Windows ゲストが付属しているのが利点です。ただし、少なくとも 1 回は仮想マシンにログインし、リモート アシスタンス共有機能をオンにする必要があります。

タイトvnc

2D および 3D レンダリング結果をリモートで表示できる数少ないオープン ソース VNC ソフトウェアの 1 つで、エクスペリエンスも良好です。ただし、お客様は Windows ゲスト内に tightvnc サーバーをインストールする必要があります。 RDP のようにネイティブにはサポートされていません。

X11vnc:

X11vnc は、Linux クライアント用のリモート デスクトップ プロトコルです。 3D、2Dをサポートします。これまでのところ、これは Linux 用の非常に優れたオープンソース フリー ソフトウェアです***。

ユーザーの悩みを解決するソリューション:

グラフィックワークステーション:

Alibaba Cloud グラフィックスワークステーション

上記の問題の存在により、多くの大手仮想化企業がリモート接続プロトコルの開発を開始しました。商用プロトコルには、Citrix の HDX、HP の RGS などがあります。これらのプロトコルはパブリック クラウド製品によってパッケージ化されており、顧客がリモートでの表示方法を考慮する必要なく VDI の完全な表示サポートが提供されるため、ユーザー エクスペリエンスが向上します。

例えば、Alibaba Cloudが最近提供したクラウドマップステーション機能は良い例です。ユーザーが触れたくない技術的な詳細はすべて当社で処理し、ユーザーが最も重視するサービスのみを提供します。 Alibaba Cloud Graphics Workstationの紹介を参照してください。

Alibaba Cloud グラフィックス ワークステーションは Citrix HDX プロトコルを使用します。 CitrixReceiverを介したリモート表示、効果は次のようになります

XenApp と XenDesktop

Citrix は、従来の VDI に基づいて、代替のリモート アシスタンス サービスである XenApp と XenDesktop の提供を開始しました。 XenApp/XenDesktop では、仮想マシンをサービス オブジェクトとして使用しなくなり、代わりにリモートで実行されているリンクされた APP またはデスクトップをサービス オブジェクトとして使用します。

Citrix HDX プロトコルに基づいて、リモート APP をクライアントに配布します。ユーザーは、背後にある仮想マシンやサーバーに注意を払うことなく、XenAPP に展開されたアプリケーションをオンデマンドで使用できます。 XenApp などのサービスは、ハイブリッド クラウドやプライベート クラウドで広く使用されています。 IT サービス部門は、大規模なアプリケーションに更新プログラムを集中的に展開して適用しています。配信中は、XenAPP サーバーにサービスを登録して追加するだけです。同じ会社の何千人もの顧客がシンクライアントまたは Web ページを通じて更新アプリケーションにアクセスします。

課金モデルは主に需要に基づいています。

XenApp のアプリケーションの展開と配信は、単純な VDI リダイレクトではなく、メモリ、CPU、GPU レンダリングなど、システム レベルでの優れたアプリケーション最適化です。商用製品であるため、Citrix はすべての宣伝において技術的な詳細について曖昧です。詳しい情報を知る方法はありません。

例を見てみましょう:

AWS アプリストリーム

AppStream は、XenApp/XenDesktop と同じタイプのアプリケーションです。 XenApp がプライベート クラウドで広く使用されている場合、AppStream は AWS にデプロイされ、パブリック クラウドでサービスを提供します。

AppStream は、低レイテンシで高圧縮の H264 プロトコルをベースにした、AWS 自身が開発した STX プロトコルを使用します。このプロトコルはパブリック クラウド ネットワーク環境向けに設計されており、ディスプレイ解像度が 720p の場合、帯域幅を 500kbps 未満に削減できます。

コンテナ化されたGPUグラフィックレンダリング

申し訳ありませんが、現時点ではそのような製品やテクノロジーは見当たりません。 NGC のような GPU コンテナ化コンピューティング サービスのみが存在します。