虛擬GPU 助力制造企業(yè)打造異地協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)辦公室

文|齊健

信息技術(shù)的飛速發(fā)展大大加快了全球化的進程，在制造企業(yè)的內(nèi)部及上下游產(chǎn)業(yè)鏈中，地域的概念變得越來越模糊。很多信息化水平較高的新型、大型制造企業(yè)，都利用跨地域的設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、倉儲，以及全球化運維等遠程生產(chǎn)運營模式優(yōu)化業(yè)務(wù)和縮減成本。隨著智能制造理念在全球范圍的不斷深化，遠程運營模式的普及必將成為制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新趨勢。

2020年上半年以來，新型冠狀病毒肺炎（COVID-2019）疫情席卷全球，疫情導(dǎo)致的停工停產(chǎn)給各行各業(yè)帶來了沉重的打擊。疫情期間，云計算、數(shù)據(jù)中心等遠程應(yīng)用技術(shù)為企業(yè)的工作生產(chǎn)提供了有力支撐，企業(yè)對遠程辦公的應(yīng)用需求持續(xù)升溫，其相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進程中大幅提速。

NVIDIA虛擬GPU，隨時隨地為員工賦予強大算力

在制造企業(yè)的日常工作中，很多員工的工作都不局限在一個辦公室或一臺設(shè)備中，不論是設(shè)計師、工程師、工藝師，還是項目經(jīng)理、銷售顧問，產(chǎn)品設(shè)計師需要在生產(chǎn)車間中了解產(chǎn)品加工中出現(xiàn)的問題，仿真工程師需要根據(jù)生產(chǎn)出的物理樣機改進仿真模型，銷售顧問則需要為身處不同地區(qū)的客戶隨時展示產(chǎn)品。這些都需要企業(yè)為員工提供不受地域限制的工作設(shè)備，將數(shù)字化技術(shù)縮小到以人為單位的工作環(huán)境。

對于依賴專業(yè)圖形操作的設(shè)計、仿真、大型3D 效果和

AR/VR 效果展示等工作來說，使用本地部署的GPU 執(zhí)行復(fù)雜運算流程的傳統(tǒng)的實體計算設(shè)備（例如臺式電腦，筆記本電腦或服務(wù)器），會使員工的工作效率受制于本地設(shè)備的性能，另一方面GPU 與實體設(shè)備綁定也會限制工作的移動性和靈活性。在遠程辦公的場景中，遠程員工需要的是可以從任何設(shè)備（筆記本電腦、平板電腦及智能手機等）任何操作環(huán)境訪問的，高效、可靠、安全和可維護的解決方案。

NVIDIA 的虛擬GPU 技術(shù)可以幫助企業(yè)的IT 部門把服務(wù)器中的物理GPU 分割為多個虛擬GPU，或把多個物理GPU 的算力集合到一臺計算機中，然后把這些算力分配給身處不同地區(qū)的員工，滿足他們不同的工作負載需求。

NVIDIA 還與Amazon Web Services 和Google Cloud兩大公有云服務(wù)商合作，推出了基于公有云的虛擬GPU 產(chǎn)品Quadro vWS。公有云的快速應(yīng)用特性，使Quadro vWS更易于部署和應(yīng)用，企業(yè)無須部署自有的服務(wù)器設(shè)備，而是按需“取用”公有云中的GPU 資源，并按需付費。

軟件優(yōu)化+硬件升級，綜合提升企業(yè)GPU應(yīng)用效率

vGPU 將GPU 劃分為若干獨立vGPU 實例，每個vGPU 實例享有固定且專用的Frame buffer，并通過在分時機制，使其能在碎片時間中占用整個GPU Engines 從而提高GPU 的使用率。分時機制幫助用戶優(yōu)化3D 流水線工作流程，將優(yōu)先級低、復(fù)雜的工作量錯峰在夜間執(zhí)行，相當于大幅提升算力。

NVIDIA 的vGPU 管理器通過先進的算法實現(xiàn)對工作流的加速，通過智能化調(diào)度算力資源實現(xiàn)效率提升。vGPU管理器將GPU 劃分為獨立的vGPU 實例，這些實例會直接傳遞至安裝在虛擬機上的原生NVIDIA 驅(qū)動程序。當用戶登錄到自己的虛擬機上并開始工作時，NVIDIA驅(qū)動程序會通過Hypervisor 將命令發(fā)送至vGPU 引擎，該引擎會對物理GPU 所要處理的任務(wù)進行調(diào)度，然后將結(jié)果發(fā)回至虛擬機。工作人員可以在多個虛擬機之間共享GPU 性能，也可以通過將多個GPU分配給一臺機器來應(yīng)對復(fù)雜工作負載。

在虛擬GPU 的應(yīng)用過程中，企業(yè)的IT 部門還可以利用虛擬GPU 技術(shù)優(yōu)化服務(wù)器的基礎(chǔ)架構(gòu)，從而為工程師的專業(yè)圖形應(yīng)用（例如大型裝配設(shè)計和復(fù)雜得多物理場仿真分析）提供更好的性能。此外，NVIDIA 的NVIDIA Quadro虛擬數(shù)據(jù)中心工作站（Quadro vDWS）對幾乎所有主流設(shè)計工具進行了基于GPU 的優(yōu)化，其中包括Ansys Discovery Live、ESRI ArcGIS、Autodesk AutoCAD、Autodesk Maya、Autodesk Revit、CATIA、Petrel、Siemens NX 和SOLIDWORKS 等。

在圖形渲染方面，NVIDIA 的虛擬GPU 解決方案采用Turing 架構(gòu)，引入了光線追蹤核心（RT Core），可實時對物體和環(huán)境光線進行追蹤，準確進行物理陰影、反射、折射和全局照明的繪制，避免柵格化，打造更為逼真的畫面。

整合企業(yè)PLM數(shù)據(jù)，建設(shè)高速數(shù)據(jù)中心

在制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)也是眾多企業(yè)的痛點所在。企業(yè)舊有數(shù)字化系統(tǒng)和平臺形成的數(shù)字化“孤島”，使企業(yè)的設(shè)計和工程數(shù)據(jù)非常分散且難以保持一致性，隨著遠程辦公模式的引入，在產(chǎn)品生命周期管理（PLM）數(shù)據(jù)庫中維護數(shù)據(jù)一致性變得更加困難。

基于VDI 的NVIDIA Quadro 虛擬數(shù)據(jù)中心工作站（Quadro vDWS）解決方案可以幫助企業(yè)把PLM 系統(tǒng)集中于數(shù)據(jù)中心，提高數(shù)據(jù)一致性、強化數(shù)據(jù)整合，并對設(shè)計變更進行有效控制。此外，虛擬桌面可加速對PLM數(shù)據(jù)庫的訪問和響應(yīng)，使PLM 管理員在處理大量數(shù)據(jù)庫事務(wù)時能節(jié)省數(shù)秒時間，而省時即等同于降低實際業(yè)務(wù)成本。對于需要異地設(shè)計、制造和倉儲的企業(yè)來說，分布于各地的團隊亦無須再花費時間，等待大型文件傳輸和模型加載。通過使用數(shù)據(jù)中心或云對文件和數(shù)據(jù)進行集中管理，團隊可在任何地點安全訪問協(xié)同工作所需的各種信息。

NVIDIA 推出的NVIDIA vComputer Server 為用戶提供了虛擬化GPU 和加速計算密集型服務(wù)器工作負載的能力，包括AI、深度學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)科學(xué)。使用該解決方案，汽車制造商可以使用最新的模擬和計算技術(shù)來創(chuàng)建最節(jié)省燃料和時尚的設(shè)計，研究人員可以分析基因的功能，以更快地進行醫(yī)療研發(fā)。

案例

Honda 公司部署了由NVIDIA 虛擬GPU 提供動力支持的新一代工程VDI，旨在提高研發(fā)及生產(chǎn)中心的生產(chǎn)力和運營效率。通過在數(shù)據(jù)中心加速圖形，NVIDIA 虛擬GPU使團隊能夠在任何設(shè)備上使用CAD 或CAE 應(yīng)用程序，即使是廉價筆記本電腦也不例外。此外，Honda 的IT 部門還可以為高級用戶和知識工作者等類似用戶分配適當?shù)男阅芗墑e。在所有Honda 集團公司中，有超過4000 個VDI 系統(tǒng)正在體驗更高的應(yīng)用程序性能和更好的用戶體驗，此外還享有更快的數(shù)據(jù)訪問速度和更高的IP 安全性。

PSA Peugot Citroen 公司部署了由NVIDIA 虛擬GPU提供動力支持的3D 虛擬化項目，旨在讓設(shè)計師可以從任何地點及任何設(shè)備上直接訪問高性能虛擬工作空間，同時提高硬件利用率和效率。借助NVIDIA 虛擬GPU，該項目最遠可在距巴黎數(shù)據(jù)中心500 公里處將延遲降低到15 至30 毫秒，使遠程工作人員可在此區(qū)域范圍內(nèi)以本地設(shè)備響應(yīng)時間運行圖形密集型應(yīng)用程序。現(xiàn)在，PSA 設(shè)計工程師可以在遠程設(shè)備上運行高端圖形應(yīng)用程序，并且不會造成質(zhì)量損失，亦可在提高生產(chǎn)力的同時享受數(shù)據(jù)中心提供的安全環(huán)境、管理便捷性以及災(zāi)難恢復(fù)等各種益處。

Nordam 公司實施了基于VDI 的NVIDIA Quadro 虛擬數(shù)據(jù)中心工作站（QuadrovDWS）解決方案，旨在實現(xiàn)完整的圖形加速和工作站級性能，同時提高安全性。現(xiàn)在，工程師和設(shè)計師可以在Nordam 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任意地點訪問應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，而無須為每位用戶綁定多個工作站。多位用戶可以共享同一桌面，進而以前所未有的方式促進公司內(nèi)部的協(xié)作與培訓(xùn)。通過以入門級PC 或瘦客戶端為每位用戶替換多達兩個工作站和六臺顯示器，Nordam 釋放了寶貴的桌面空間，同時還可顯著降低硬件和管理成本。