本文借助高性能應用平臺中心IBM platform application center (PAC) 和NICE DCV的集成來講述面向高性能計算和云桌面可視化的集成架構。

3D設計應用在航空航天、汽車設計、船舶等高端制造業，也應用在游戲、動漫、影視等娛樂產業等。然而應用3D過程中需要建模、渲染、求解等，這些需要消耗大量的GPU、IO、及內存資源，傳統的方法中的CAE和CAD渲染平臺是獨立的，工程師在本地將圖像化作業渲染出來，然后通過網絡傳輸到高性能計算中心進行計算求解，將高性能計算返回的結果返回到本地的工作站再處理，這種方式會帶來數據安全性，軟硬件資源浪費，管理維護困難，網絡傳輸要求高等諸多問題，然而通過把NICE DCV與高性能計算中心集成可以解決上述問題，工程師只需在高性能計算中心的web頁面提交3D應用的任務，應用運行后由DCV借助GPU來完成渲染工作，用戶通過VNC實時查看3D執行，進行3D交互設計即可。所有的操作都在云端執行，用戶無需擔心如何選擇合適的應用服務器、如何選擇合適的圖形渲染服務器，只需關心自己提交的3D應用即可。本文借助高性能應用平臺中心IBM platform application center（PAC）和NICE DCV的集成來講述面向高性能計算和云桌面可視化的集成架構。

云桌面可視化工具-DCV

云桌面可視化（Desktop Cloud Visualization，以下簡稱DCV）是面向2D/3D交互式應用，傳統的應用軟件通過本地高速I/O通道向顯卡發送圖形處理命令，顯卡將請求數據進行渲染成像后顯示在終端上。然而通過DCV所有的圖形渲染工作由數據中心的圖形工作站來完成，渲染后的圖像通過DCV協議經網絡傳送到遠程的終端上。DCV在帶寬和延時比較低的情況下能實現對遠程2D/3D交互應用的高效運行，并且可以將運行的可視化任務共享給多用戶，同時用戶可以將DCV部署在異構的操作系統上（Windows、Linux），支持在物理機和虛擬機上進行OpenGL的3D加速。圖1為NICE DCV的架構。

圖1 NICE DCV的架構

NICE DCV 架構組成如下：

• DCV服務器，配置一塊或多塊GPU卡，用于OpenGL渲染。

• 一個或多個DCV客戶端，可以配置瘦客戶端，用于遠程可視化連接。

• 異構的網絡環境（例如LAN、WAN和VPN）。

遠程3D可視化解決方案對比

NICE DCV, Hyper-V+RGS，XenServer +HDX ，Citrix HDX，RemoteFX，Exceed On-Demand是目前比較主流的桌面虛擬化平臺。圖3 為主流的桌面虛擬化平臺對比圖。下面主要對Exceed On-Demand、Citrix HDX、RGS 進行簡單的介紹。UNIX用戶可以使用Exceed On-Demand軟件安全、方便和高效的工作，極大的較少X Server的網絡傳輸流量，降低企業的運營成本，但是Exceed On-Demand只能布置在Linux系統平臺，支持OpenGL圖形應用程序接口，能在Linux平臺實現GPU共享。 Citrix HDX是一種全面而易于管理的服務器虛擬化平臺，能高效地管理 Windows和 Linux虛擬服務器，可提供經濟高效的服務器整合和業務連續性。能實現對多媒體、語音、視頻和3D圖形交互。但在工程設計領域，該產品只能實現基于Windows平臺的桌面虛擬化交互，而且無法實現對GPU資源的共享。Remote Graphics Server采用惠普專利的HP2壓縮/解壓縮技術，在低帶寬下仍然能實現高清及3D OpenGL的圖像數據傳輸，在渲染圖形的同步性方面有著出眾的表現，同時部署比較簡單，對OpenGL和DirectX兩種應用接口，但無法實現GPU的共享。NICE DCV協議適用于多種網絡架構，能較好的應對帶寬和延時的限制，所有應用全部可以運行在虛擬機和物理機。可應用在Linux和windows兩種系統平臺，支持OpenGL和DirectX兩種圖形應用接口，同時還支持異構系統平臺的GPU資源共享。

圖2 可視化解決方案對比

高性能平臺應用中心PAC和DCV集成架構

IBM Platform Application Center（PAC）作為高性能應用平臺中心，內建了DCV的應用模板，支持DCV 部署在Windows和Linux系統，實現Web下2D/3D 應用的遠程交互，并借助于PAC的后臺程序實現資源的調度，支持DCV在當前主機或遠程機器渲染 2D/3D應用。

PAC和DCV的融合還可以實現2D/3D任務的圖形化集中管理和調度，從PAC上可以實現2D/3D任務的建立、提交、運行、暫停、終止、查看等全程監控及管理。用戶不需要知道哪些機器安裝了2D/3D應用，哪些機器是可用的，由PAC后臺的分布式系統來完成資源的分配、調度。通過這種方式可以共享計算資源和應用許可證，提高資源的利用率和減少硬件和軟件的支出。圖3為PAC和DCV的集成架構。

圖3 PAC和DCV的集成架構

PAC和DCV集成方案包括提供web入口的高性能應用平臺PAC、計算資源管理和調度、圖形可視化資源管理和調度、后端資源使用實時監控。此外還可以增加統計分析報表功能、3D應用計費等功能。PAC和NICE DCV集成的整體解決方案具體如下：

用戶通過Web 頁面登錄到高性能應用平臺中心PAC, 在應用程序列表中選擇運行交互式的2D/3D圖形可視化應用程序的模板，并進行應用模板的發布，提交2D/3D圖形化應用作業。

運行交互式的2D/3D可視化應用的許可證請求被滿足后，主調度服務器繼續向圖形服務器查詢是否有足夠資源來運行應用程序，如果當前資源滿足需求，則把合適的圖形處理服務器資源分配給該任務。

交互式的應用程序在實際分配的圖形服務器上啟動，通過DCV使用本機或遠程服務器上的CPU、內存和顯卡來進行圖像渲染，并將圖形Session的信息返回。

遠程可視化客戶終端獲得遠程3D圖形Session的信息，然后連接到實際的Session上。

通過VNC連接遠程可視化客戶終端，并在用戶的桌面終端機上使用VNC打開相應的交換窗口，實現用戶交換設計。

PAC和DCV的融合可以幫助用戶自動選擇可用的應用服務以及渲染機器，并且提供基于Web頁面的3D遠程交互設計。用戶只需在PAC提交具體的應用，然后通過VNC連接到遠程客戶機實現與3D應用的交互設計，而無需關心具體的細節。同時PAC將DCV rending機器的信息收集后保存在數據庫中，提供對DCV rending節點統計，通過分析節點的CPU 使用率，可用內存，I/O速率等來幫助用戶分析提高DCV rending節點使用效率。圖3為PAC集成DCV后的3D應用實列，圖4為在PAC中對DCV rending節點統計分析圖。

圖4 PAC和DCV集成實列圖

圖5 DCV rending節點負載統計分析圖

PAC集成DCV具有如下優點：

• 用戶共享2D/3D應用程序，減少應用許可證的使用。

• 多用戶可以共同完成2D/3D應用的設計，節省開發時間。

• 提高顯卡、內存的使用效率，降低硬件的花費。

• 通過PAC的Web頁面可以靈活訪問3D應用。

• 3D任務的可視化管理，動態監控。

• 提高了3D應用程序的可用性。

• 數據保存在云端，提高了數據的安全性。

• 節省IT人員的維護成本。

3D應用會話的生命周期

通過web瀏覽器訪問PAC，在PAC頁面上進行3D任務的提交， PAC服務器將作業請求的信息傳遞給后臺的分布式系統,由后臺的分布式系統完成資源的分配和調度，任務提交后以作業形式展現在PAC的作業列表，作業運行時，啟動VNC服務器、2D/3D應用服務，DCV對3D應用進行渲染。創建vnc文件用于VNC桌面客戶端的連接。用戶通過PAC下載VNC 客戶端，然后使用客戶端連接到VNC服務機器，開始2D/3D的設計、查看等工作，關閉VNC服務器上的3D應用時結束當前會話，作業結束。

圖6 應用會話生命周期

結束語

PAC不僅可以集成DCV，而且還可以集成HP-RGS，EOD等虛擬化應用軟件，給用戶提供更多的虛擬化應用選擇，此外PAC還內置了其它第三方應用程序模板，例如ABAQUS、ANSYS、FLUENT、BLAST、HMMER和NASTRAN等。內置模板已運用多個行業的實際生產環境中，例如航空航天，石油化工、機械制造、汽車制造、生命科學，醫療、化工等多個行業。更重要的是用戶可以根據具體需要可以創建應用程序模板，擴大了應用集成的范圍，從而使作業提交更快速，便捷，低錯誤率。應用集成是PAC的重要組成功能，PAC還具有作業管理、集群管理、數據管理、用戶管理、報表分析等諸多功能。

作者簡介：楊玉林，2012年加入IBM至今，從事軟件測試工作，研究方向為分布式系統，高性能計算和圖形可視化。
責編：周建丁（zhoujd@csdn.net）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的浅析云桌面可视化与高性能分析平台的集成应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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