魔幻的2020年，IT基礎(chǔ)架構(gòu)遭遇重大挑戰(zhàn)。新冠疫情下，不得已保持的社交距離對(duì)生活、工作帶來(lái)了徹底改變，從在線購(gòu)物、文娛、社交，到工作、學(xué)習(xí)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴幾乎遍布生活的方方面面。

算力成為當(dāng)前的剛需，重度依賴之下，支撐起網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施正在發(fā)生重構(gòu)。晶體管不是終極解決方案，眼下最重要的，是讓算力資源可分配、可調(diào)度。由軟件虛擬化技術(shù)帶來(lái)的改變立竿見影，虛擬化GPU有望加速走向規(guī)模應(yīng)用。

企業(yè)端對(duì)GPU的需求將比以往更強(qiáng)烈

為什么遠(yuǎn)程辦公需要“桌面虛擬化”或“應(yīng)用程序虛擬化”？借用微信小程序來(lái)理解，就是將應(yīng)用程序推到云端，在手機(jī)上虛擬化一個(gè)界面，通過(guò)小程序連網(wǎng)就可以使用，而無(wú)需在本地安裝APP。盡管智能手機(jī)已經(jīng)非常普及了，但是硬件配置千差萬(wàn)別，小程序?qū)τ诖鎯?chǔ)能力不是很強(qiáng)的手機(jī)，帶來(lái)的體驗(yàn)改善是顯而易見的。

NVIDIA中國(guó)區(qū)高級(jí)技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理施澄秋告訴<電子發(fā)燒友>，桌面虛擬化是同樣的道理。傳統(tǒng)的實(shí)體計(jì)算設(shè)備（例如臺(tái)式電腦，筆記本電腦或服務(wù)器）使用GPU執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)算流程，例如運(yùn)行3D應(yīng)用程序或視頻直播。但是對(duì)于遠(yuǎn)程辦公的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，這并不是理想之選，因?yàn)镚PU與實(shí)體設(shè)備綁定會(huì)限制移動(dòng)性和靈活性。許多遠(yuǎn)程工作的用戶，可能沒(méi)有一個(gè)性能、儲(chǔ)存容量都非常強(qiáng)大的本地設(shè)備，所以需要把應(yīng)用程序、甚至桌面都推到云端及虛擬化產(chǎn)品上。

NVIDIA方面預(yù)測(cè)，今年在疫情的情況下，雖然由于實(shí)體渠道的種種限制或法律條規(guī)的管控，零售、實(shí)體行業(yè)對(duì)于GPU的需求可能略微降低，但此消彼漲，數(shù)據(jù)中心的需求會(huì)更顯旺盛，企業(yè)端對(duì)于GPU的需求，可能比以往更猛烈。

判斷依據(jù)是，當(dāng)前情況下，企業(yè)會(huì)前所未有地重視在數(shù)據(jù)中心或公有云的GPU部署，因?yàn)樵絹?lái)越多的應(yīng)用會(huì)遷移到云端虛擬化的工作場(chǎng)景中。無(wú)論是企業(yè)內(nèi)部還是給企業(yè)客戶應(yīng)用，都有越來(lái)越多的圖形圖象依賴性。尤其是5G普及之后，用戶需求更多元化、對(duì)質(zhì)量要求更高，也許傳統(tǒng)情況下提供一張圖就行，未來(lái)要提供動(dòng)畫；或是以前提供簡(jiǎn)單的動(dòng)畫就可以，未來(lái)要提供電影級(jí)渲染的動(dòng)畫。遠(yuǎn)程辦公虛擬化是一個(gè)比較重要的解決思路，它可以幫助人們?cè)谶h(yuǎn)程辦公時(shí)還能享受到GPU加速的便利性。


虛擬機(jī)存在已久，為什么過(guò)去只虛擬化了CPU而沒(méi)有GPU？施澄秋表示，主要是用戶沒(méi)有認(rèn)識(shí)到必要性。就像過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間存在的用集顯的筆記本電腦，NVIDIA通過(guò)種種演示和案例證明了“有GPU相對(duì)于沒(méi)有GPU可以帶來(lái)生產(chǎn)力的提升”，今天廣大用戶終于體會(huì)到了獨(dú)顯的重要性。虛擬機(jī)用戶也是如此，以為有了虛擬桌面可以跑企業(yè)的各種應(yīng)用就好了，有CPU足以，但是發(fā)現(xiàn)跑起來(lái)慢如蝸牛，于是虛擬化GPU的需求就理所當(dāng)然的體現(xiàn)出來(lái)了。

黃仁勛在眾多場(chǎng)合“帶貨GPU”時(shí)都提到過(guò)，“你買的越多，你省的越多。”施澄秋認(rèn)為這不是一個(gè)玩笑，也不是一個(gè)梗，是NVIDIA實(shí)實(shí)在在幫助用戶節(jié)約IT投資的一個(gè)真實(shí)舉措。無(wú)論是AI、模擬、渲染，都能夠相較于傳統(tǒng)的CPU節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，給用戶節(jié)約大量的成本。因此他建議，不僅要有虛擬化的CPU，更重要的是要有虛擬化的GPU，可以幫助用戶在虛機(jī)上體驗(yàn)到以前實(shí)體工作站、實(shí)體超算的PC工作站或者實(shí)體的圖形工作站上都能享受到的GPU加速的性能。

虛擬GPU如何滿足或輕或重、或遠(yuǎn)或近的多樣化需求？

工作負(fù)載上的用戶需求千差萬(wàn)別，NVIDIA如何去滿足這些或輕或重、或近或遠(yuǎn)的需求呢？不同的NVIDIA vGPU軟件許可證能夠滿足多種虛擬化用例的不同需求。NVIDIA將90天免費(fèi)的虛擬GPU軟件評(píng)估許可證從128個(gè)擴(kuò)展到500個(gè)，主要提供三類專用虛擬GPU（vGPU）軟件：

（1）NVIDIA GRID虛擬PC/應(yīng)用程序：面向知識(shí)工作者，通過(guò)GPU為遠(yuǎn)程用戶提供虛擬化系統(tǒng)和應(yīng)用程序，能提供與有獨(dú)顯的實(shí)體電腦相似的性能，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)級(jí)虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VDI），最大限度優(yōu)化圖表、視頻等典型辦公應(yīng)用。

（2）NVIDIA Quadro虛擬數(shù)據(jù)中心工作站（Quadro vDWS）：面向使用高級(jí)圖形應(yīng)用程序的創(chuàng)作者和技術(shù)專業(yè)人員，從數(shù)據(jù)中心提供工作站級(jí)的GPU加速性能，有助于分散在各地的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行協(xié)作，通過(guò)任意設(shè)備實(shí)時(shí)安全地訪問(wèn)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。

以前做虛擬化技術(shù)，只能把一個(gè)GPU虛擬成多個(gè)GPU給很多個(gè)用戶去使用。但今天可以反向虛擬化這個(gè)GPU，把多個(gè)物理的GPU虛擬成一個(gè)更大、更強(qiáng)勁的GPU給一個(gè)特定的用戶使用。也就是說(shuō)，可以分散GPU負(fù)載、也可以堆疊，也可以快速、大規(guī)模共享數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)全部可以提供給用戶最新、前端的、用戶端的需求。比如10比特的色彩精度支持，以前需要一個(gè)專業(yè)的Quadro圖形工作站配合顯示設(shè)備才可以實(shí)現(xiàn)，但是現(xiàn)在Quadro vDWS就可以做到。

從性能來(lái)看，如果使用8個(gè)Quadro RTX 8000顯卡搭配Quadro vDWS軟件，算力可提升至CPU的16倍，能大幅減少渲染時(shí)間。

從生態(tài)來(lái)看，Quadro vDWS現(xiàn)支持主流的ISV應(yīng)用程序及管理監(jiān)控工具，可從NVIDIA經(jīng)認(rèn)證的服務(wù)器方案中獲取。

（3）NVIDIA Virtual Compute Server軟件：數(shù)據(jù)中心管理員可以在虛擬環(huán)境中的GPU服務(wù)器上運(yùn)行AI工作負(fù)載，通過(guò)GPU加速服務(wù)器虛擬化，支持AI、深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)科學(xué)和高性能計(jì)算服務(wù)器虛擬化。

借助NVIDIA Virtual Compute Server (vComputeServer)，用戶可以獲得運(yùn)行這些工作負(fù)載所需的GPU加速性能。數(shù)據(jù)中心管理員可以在虛擬環(huán)境中的GPU服務(wù)器上運(yùn)行AI工作負(fù)載，進(jìn)一步提升了計(jì)算的安全性、利用率和可管理性。IT管理員能夠讓GPU加速虛擬化服務(wù)器的管理變得更為簡(jiǎn)單，同時(shí)還能保留現(xiàn)有的工作負(fù)載，并降低總體運(yùn)營(yíng)成本。與僅使用CPU的服務(wù)器相比，基于4顆NVIDIA V100 GPU的vComputeServer將深度學(xué)習(xí)的速度提高了50倍，性能接近于裸機(jī)水平。

虛實(shí)結(jié)合，為前沿需求注入力量和速度

通過(guò)虛擬GPU軟件，搭配Quadro RTX服務(wù)器，能支持加速渲染、虛擬工作站、AI和數(shù)據(jù)科學(xué)、AR/VR、5G、CAE/Simulation、混合工作負(fù)載等各種數(shù)據(jù)中心負(fù)載的加速任務(wù)。

在云端、企業(yè)數(shù)據(jù)中心以及傳統(tǒng)臺(tái)式機(jī)、移動(dòng)工作站，NVIDIA Quadro均可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用的加速。據(jù)悉，全球90%的專業(yè)工作站均由英偉達(dá)Quadro提供加速能力。

施澄秋介紹，移動(dòng)、遠(yuǎn)程需求下，應(yīng)運(yùn)而生的還有NVIDIA RTX Studio，其品牌承諾就是做一個(gè)開放式的平臺(tái)，采用Windows架構(gòu)，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的可以安裝所有超過(guò)數(shù)百款已有的ISV程序的情況下。NVIDIA RTX Studio可以讓創(chuàng)意和設(shè)計(jì)用戶在超過(guò)200款RTX產(chǎn)品上利用GPU加速渲染，其中又有45款可以利用RTX技術(shù)、最新一代NVIDIA技術(shù)里的各式各樣的核心，幫助他們做應(yīng)用程序的加速，包括AI應(yīng)用程序和實(shí)時(shí)光線追蹤。

此外還有NVIDIA RTX SERVER虛擬化技術(shù)。這個(gè)技術(shù)是在多個(gè)NVIDIA Quadro RTX GPU的基礎(chǔ)上，堆疊大量GPU，借助GPU共享，單個(gè)GPU可以為多個(gè)虛擬機(jī)提供動(dòng)力，最大程度地提高利用率和負(fù)載能力，滿足從AI和深度學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)科學(xué)和高性能計(jì)算的需求。

由于疫情原因，NVIDIA一年一度的GTC大會(huì)改成了線上的模式。這意味著，數(shù)百場(chǎng)的技術(shù)演講、技術(shù)展示、案例演示，甚至包括幫助用戶上手實(shí)操的模擬實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境，都需要在云端上進(jìn)行搭建。這一系列在云端的講堂、實(shí)驗(yàn)室就是典型的分布式遠(yuǎn)程移動(dòng)工作和大規(guī)模用戶同時(shí)去存取云端資源的一個(gè)案例，也是一個(gè)遠(yuǎn)程辦公的體驗(yàn)。

5G普及，桌面虛擬化需求將更興盛、更容易實(shí)現(xiàn)

施澄秋表示，雖然國(guó)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)帶寬能力已大大增強(qiáng)，但是把GPU虛擬化到桌面仍是當(dāng)前面臨的最大問(wèn)題。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲面臨著極大的挑戰(zhàn)，每一個(gè)指令都要從本地端傳到云端、再傳輸?shù)綄?shí)體的桌面端/客戶端，現(xiàn)在要做的是降低延時(shí)并減少用戶的等待時(shí)間。

針對(duì)上述問(wèn)題，NVIDIA提出了全新的解決方案。在Quadro RTX以及硬件上做了全新一代的升級(jí)，最大可以支持實(shí)時(shí)8K的RED格式的加密和解密。當(dāng)然，這還要依賴于網(wǎng)絡(luò)跳轉(zhuǎn)路由節(jié)點(diǎn)和整個(gè)延遲的降低，這都需要全方位的強(qiáng)化。施澄秋指出，國(guó)內(nèi)正大規(guī)模地普及5G，所以這個(gè)痛點(diǎn)也會(huì)得到較好的解決，今天把GPU虛擬化到桌面，可能比以往更容易。

由于5G的普及，移動(dòng)辦公的便利性得到提升，桌面虛擬化的需求一定比以往更為興盛。施澄秋認(rèn)為，企業(yè)虛擬化GPU的側(cè)重點(diǎn)主要是：便于大規(guī)模部署、便于大規(guī)模實(shí)時(shí)在線熱遷移和熱管理，因此他們會(huì)更大程度上考慮可管理性、易用性和可擴(kuò)展性。

至于大規(guī)模的虛擬化部署會(huì)不會(huì)影響到NVIDIA實(shí)體GPU的使用？施澄秋認(rèn)為，二者始終是相輔相成的。不論是云端還是實(shí)體端、不論是遠(yuǎn)端是本地端，GPU的需求始終旺盛。也可以由此反推到用戶的使用習(xí)慣，今天的用戶大部分都不只有一個(gè)電子設(shè)備。就像雙卡雙待手機(jī)的發(fā)展，今天幾乎99%的手機(jī)具備這一功能，就連蘋果也做雙卡雙待了，這主要由用戶需求的多樣性決定的。NVIDIA認(rèn)為本地的GPU需求，不會(huì)因?yàn)樘摂M化GPU極速降低，會(huì)持續(xù)在兩條線上耕耘下去。

結(jié)語(yǔ)

新冠疫情在全球范圍的擴(kuò)散，使得全球企業(yè)員工的工作模式和形態(tài)，都發(fā)生了巨大的變化。虛擬云端、虛擬客戶機(jī)、虛擬工作站，甚至虛擬GPU的發(fā)展，都發(fā)生了極大變化。不論是應(yīng)用程序虛擬化，還是用戶桌面虛擬化，都是使得一個(gè)公司或組織，能夠適應(yīng)當(dāng)前及未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)可預(yù)見的情況下基本的工作能力。

NVIDIA在此時(shí)加大虛擬化GPU的投入力度，再一次實(shí)現(xiàn)了從單純的硬件產(chǎn)品向提供服務(wù)的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這也符合NVIDIA一直以來(lái)軟件化的發(fā)展路線。

套用微信小程序的成功邏輯，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬不再成為限制的前提下，即使在配置不夠高的桌面端，也能進(jìn)行高算力的工作或娛樂(lè)，這將是GPU未來(lái)的重要應(yīng)用場(chǎng)景。

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