桌面云系統在藝術設計專業實訓室中的應用

趙傳興

摘要：藝術設計專業實訓課程因有圖形圖像處理、視頻加工剪輯等需求，對計算機性能要求較高，特別是必須配套獨立顯卡，所以各大院校一般是采用圖形工作站的模式部署實訓機房。我院目前部署了藝術設計云終端實訓室共4間，164臺云終端設備。學院的藝術設計專業采用桌面云系統是一次大膽的嘗試和挑戰，采用了Nvidia GPU硬件虛擬化技術，將一塊支持GPU硬件虛擬化的顯卡虛擬成不同類型的多個vGPU，每個圖形加速虛擬桌面綁定一個vGPU以滿足圖形軟件的運行需求。

關鍵詞：云計算;桌面云;藝術設計;實訓

中圖分類號：TP308? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）23-0057-02

1 背景

目前，大多數高職院校仍延續著傳統計算機實訓室的使用，主要是使用臺式計算機作為教師端及學生端構建方式。隨著云計算技術的成熟，傳統計算機實訓室并不是當下最理想的解決方案，另外還要采用安裝硬件還原卡、電子課堂管理軟件、網絡同傳軟件等系統工具來滿足管理的需要。云終端機房是根據不斷整合和優化校園機房設備的工作思路，結合高職院校的實際情況而出現的新一代實訓室建設方案。將計算機模塊、存儲模塊、網絡模塊等整合在云計算數據中心，創建虛擬機并通過網絡發送給實訓室云終端設備。將桌面云系統和教育場景緊密結合，實現教學集中化，管理智能化，維護簡單化。

藝術設計專業實訓課程因有圖形圖像處理、視頻加工剪輯等需求，對計算機性能要求是比較高的，特別是必須配套獨立顯卡，所以各大院校一般是采用圖形工作站的模式部署實訓機房，我院于2018年建設了桌面云系統，包括云計算數據中心及云桌面終端兩部分。目前學院已將2174臺云桌面終端分別部署于40余間實訓教室，主要用于日常教學實訓課程的開展。其中藝術設計云終端實訓室共4間，部署有164臺云終端設備。學院的藝術設計專業采用桌面云系統是一次大膽的嘗試和挑戰，在前期設計階段經過多方考察、調研以及論證，最終確定建設方案并予以實施。自2018年建成投入使用以來，運行狀況良好。下面我將從兩個方面來具體進行論述。

2 藝術設計專業實訓室桌面云系統部署方案

首先，由于虛擬顯卡處理能力有限，圖形軟件在虛擬機上運行受到限制，比如3D軟件無法安裝，運行出錯，或者渲染過程卡屏。因此為了解決圖形軟件（如Catia、3DMAX、UG、AutoCAD等）在虛擬機上的運行問題，學院采用了華為的GPU硬件虛擬化技術。

華為的GPU虛擬化圖形桌面基于Nvidia GPU硬件虛擬化技術。Nvidia GPU硬件虛擬化技術使用單個顯卡為多個圖形桌面提供顯卡能力。一塊支持GPU硬件虛擬化的顯卡可虛擬成不同類型的多個vGPU，每個圖形加速虛擬桌面綁定一個vGPU以滿足圖形軟件的運行需求。GPU硬件虛擬化采用的Nvidia GRID K2顯卡按照數據中心級的功率效率的要求來設計。GPU硬件虛擬化虛擬機和GPU直通虛擬機一樣，每個vGPU的虛擬機都可以通過NVIDIA的顯卡驅動直接訪問GPU硬件資源，具有與PC一樣的性能和圖形軟件兼容性。如圖1所示。

我院云計算數據中心使用的E9000 CH220 V3服務器每刀片可插1塊顯卡，每塊K2虛擬16個vCPU，實際應用中每塊K2顯卡虛擬成幾個vCPU應該根據實際的圖形軟件負載或工作負載來決定。因此，針對我院藝術設計專業日常的教學實訓需求，共采購11塊Nvidia GRID K2顯卡，每塊顯卡虛擬16個vGPU，每臺虛擬機可分配到的顯存資源為512MB。同時，為保障傳輸速率，每間云終端藝術設計實訓室通過光纖直連云計算數據中心。

3 藝術設計專業云終端實訓室的應用效果

目前，我院的GPU硬件虛擬化服務器配置如表1。

教師及學生的瘦終端配置如表2。

教師及學生虛擬桌面配置如表3。

運行在云終端實訓室的藝術設計專業圖形處理軟件如表4。

此表中平面設計類軟件在教學實訓過程中啟動正常，運行速度較快，學生能夠在云終端上完成教材中的制圖作業，但處理高分辨率圖片會顯吃力。3D類軟件啟動正常，運行速度一般，學生能夠在云終端上完成教材中的3D設計作業，但遇到復雜的3D設計作業時會顯吃力。由于每臺虛擬機可分配到的顯存資源為512MB，因此目前無法實現視頻編輯功能，此類課程仍需使用圖形工作站來完成。

4 結束語

通過近兩年的運行，藝術設計專業云終端實訓室在使用過程中表現出了桌面云系統的優勢。通過數據與用戶隔離提升安全性，將原本分散在各PC上的用戶桌面數據集中到數據中心，實現統一的安全管控。通過資源大集中提升運維效率，從分散的運維向集中化運維過渡，管理員通過后臺便可處理用戶的大多數問題，降低運維工作量并提升維護效率。采用先進架構支撐未來演進，未來能方便地擴展私有云架構。降低了能耗，傳統的PC能耗在200瓦左右，而云終端能耗僅為45瓦，符合當今綠色環保、低碳經濟的大趨勢。

但GPU硬件虛擬化圖形桌面也有部分不足之處。如綁定了vGPU的虛擬機不能進行遷移（包括磁盤遷移）以及HA。同一pGPU同時只支持一種類型的vGPU。GPU硬件虛擬化的虛擬機不支持內存復用功能。

總體來說，本次針對藝術設計類專業實訓室采用桌面云系統的嘗試基本成功，雖有不足，但能滿足日常的教學實訓需求。當然在資金充裕的情況下，購置足量的Nvidia系列虛擬化顯卡，那么視頻編輯也是能夠實現的，真正實現藝術設計專業實訓室全云終端的體驗。

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【通聯編輯：謝媛媛】