Grafikbeschleuniger in virtuellen Umgebungen

AMDs Antwort auf GRID

von - 22.01.2016
AMD hat auf der VMworld 2015 ebenfalls eine Lösung für grafikbeschleunigte Virtualisierung vorgestellt – die „Multiuser GPU“. Im Unterschied zu Nvidia setzt AMD dabei nicht auf eine zusätzliche Virtualisierungsplattform. Zur Implementierung und Konfiguration genügt ein Hypervisor-Treiber. Die Kommunikation erfolgt per Single Root I/O Virtualization (SR-IOV). Damit ist der native Zugriff mehrerer virtueller Desktops auf eine PCIe-Karte möglich. Voraussetzung ist allerdings, dass auch der Server SR-IOV-fähig ist.
Die Leistung der Multiuser-GPU, die demnächst in verschiedenen Firepro-Grafikkarten verfügbar sein soll, lässt sich auf bis zu 15 Nutzer verteilen. Der direkte Zugriff auf Display-Treiber für OpenGL-4.4-, DirectX-12- und OpenCL-2.0-Beschleunigung soll Unterschiede zwischen einer lokal installierten Grafikkarte und der virtuellen Version minimieren. Diese Art der Implementierung verspricht laut AMD auch eine höhere Sicherheit, da Hacker bei Sicherheitslücken in den Treibern nicht das komplette System übernehmen könnten. Außerdem erhält jeder Nutzer einen eigenen Speicherbereich auf der Grafikkarte.
Die Multiuser-GPU wird zunächst nur für VMware vSphere/ESXi ab Version 5.5. verfügbar sein. Die Verwaltung der virtuellen Desktops kann über VMware Horizon, Citrix XenDesktop oder Teradicis Workstation Host erfolgen.

Hardware-Beschleunigung

Das Unternehmen Teradici ist ein Spezialist für die PC-over- IP-Technologie (PCoIP). Dabei wird das Image einer Applikation auf dem Server komprimiert und verschlüsselt an den Client übertragen. Da Kompression und Verschlüsselung die CPU stark belasten, hat Teradici eine Hardware-Accelerator-Karte entwickelt, die diese Arbeit übernimmt.
Die „Apex 2800“ gibt es im PCIe-Format sowie als MXM-Adapter. Mit ihr lassen sich bis zu 40 Displays mit einer Auflösung von 2560 x 1600 Pixeln bedienen. Die Karte kann auch zusätzlich zu einer Grafikbeschleunigung eingesetzt werden und verbessert dann Encodierungseffizienz und Framerate.
Tesla M6: Dank MXM-Format lässt sich die Karte in Blade-Server-Umgebungen nutzen.
Tesla M6: Dank MXM-Format lässt sich die Karte in Blade-Server-Umgebungen nutzen.
(Quelle: Nvidia )
Für die 1-zu-1-Virtualisierung einer Workstation bietet Tera­dici zudem die Karten „Tera2240“ und „Tera2220“ an. Die physikalische Workstation kann im Server-Raum oder Rechenzentrum stehen, der Nutzer greift dann über einen Zero Client darauf zu. Der Anbieter verspricht beim Einsatz keine Leistungseinbußen gegenüber dem direkten Zugriff und Frameraten von bis zu 60 Bildern/s.

Nachteile von vGPU

Virtualisierungssysteme stellen die Grafik als Bilderstrom zur Verfügung, der interaktiv durch die Eingaben des Nutzers verändert wird. Die Bedienbarkeit einer solchen Lösung steht und fällt natürlich mit der Qualität der Datenverbindung. Reicht die Bandbreite nicht aus, muss entweder die Auflösung verringert werden oder es kommt zu Aussetzern und Rucklern. Zwar passen Protokolle wie PCoIP Kompression und Datenrate dynamisch an, dennoch sind bei Bandbreiten unter 2 MBit/s Einbußen zu erwarten.
Im Alltag wirken sich jedoch zu hohe Latenzen meist gravierender auf den Bedienkomfort aus. So wird bei Laufzeiten von 150 ms die Bedienung merklich zäher und ab 250 ms sind Arbeitsschritte wie das Drehen eines 3D-Modells nicht mehr flüssig möglich. Solche Verzögerungen können bei Mobilfunkverbindungen oder transkontinentalen Zugriffen durchaus auftreten. Hinzu kommt ein erhebliches Datenvolumen, das bei gedeckelten Flatrates bei 3G- oder LTE-Verträgen schnell zur Drosselung führt.
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