华为FusionCloud桌面云解决方案5.2高清制图技术白皮书

华为FusionCloud 桌面云解决方案5.2高清制图技术白皮书文档版本：V1.0发布日期：2014-09-30华为技术有限公司版权所有© 华为技术有限公司2014。

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华为技术有限公司地址：深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼邮编：518129网址：目录1 华为高清制图桌面云方案概述 (2)1.1 高清制图桌面云简介 (2)1.2 业务场景分析 (3)1.2.1 制图主要应用场景 (3)1.2.2 电视台全媒体编辑主要应用场景 (5)2 GPU直通图形桌面云方案 (7)2.1 技术原理 (7)2.2 关键技术 (8)2.3 应用配置建议 (8)3 GPU硬件虚拟化图形桌面云方案 (9)3.1 技术原理 (9)3.2 关键技术 (10)3.3 应用配置建议 (11)1 华为高清制图桌面云方案概述1.1 高清制图桌面云简介高清制图指的是需要显卡辅助来支持的高清视频编辑和制图3D应用，通常是符合DirectX或者OpenGL图形技术规范的应用。

以前的桌面云场景一般仅支持普通办公，没有高性能图形能力，主要原因是之前桌面云的部署还在初始阶段，企业的一些高端专业软件未部署到桌面云，而且高清制图桌面云虚拟机成本也更高，导致桌面云支持高端专业软件的技术研发投入有限。

目前普通办公场景下的技术基本都成熟，高清制图桌面方面的技术开始加速发展，各厂商都加大了研发投入并推出了相应的解决方案，如Microsoft的RemoteFx 、VMWare的vSGA（Virtual Shared Graphics Acceleration）和vDGA（Virtual Dedicated Graphics Adaptor）、Citrix的XenDesktop和XenApp。

华为高清制图桌面云，即桌面云解决方案向终端用户提供的3D图形处理和高清视频编辑能力。

本特性支持多种高性能图形软件，包括主流CAD（Computer Aided Design）软件、常用GIS（Geographic Information System）、高清视频编辑、3D游戏软件等，能满足多领域客户（如工程、制造、油气、汽车、医疗、媒资、游戏等行业）对高性能图形处理的需求。

图1-1华为高清制图解决方案示意图根据应用场景，高清制图特性又分为如下子特性：GPU 直通：服务器的GPU以直通方式分配给虚拟机，并通过远程协议使得用户可以从远程进行接入。

GPU直通方式，将承载虚拟机的物理节点上的GPU显卡绑定分配给虚拟机，用户通过终端远程接入虚拟机，这样虚拟机就可以使用GPU获取3D加速能力。

好处是：支持多种类型的显卡，兼容性好，支持符合最新DirectX、OpenGL规范的3D应用。

GPU硬件虚拟化：通过虚拟化技术将GPU物理显卡的显存静态分配给多个虚拟机，虚拟机安装NVIDIA显卡驱动，共享使用物理显卡的执行计算资源。

好处是：支持最多32个用户共享GPU卡，兼容性好，支持符合最新DirectX、OpenGL规范的3D应用。

1.2 业务场景分析1.2.1 制图主要应用场景1.2.1.1 业务场景一、Designer：3D图形总装设计师（计算、渲染密集型）采用专业图形工作站方式进行桌面业务处理，常用于CAD/CAE/CAM领域专业设计人员，此类场景具有如下特点：1. 使用专业的3D应用软件进行总装设计、仿真设计、产品概念设计等工作。

此类制图软件通常对于3D接口（OpenGL/DirectX）有一定的接口兼容性要求。

2. 专业制图场景设计图形编辑内容复杂，计算、渲染计算需求量较大，硬件方面需要具有高处理能力CPU、高吞吐总线，并配置中高端系列GPU卡。

3. 具有较高显示分辨率要求，通常使用宽屏高分辨率显示器如1680*1050以上，此类应用场景对于计算、渲染能力要求较强。

此类场景通常采用GPU直通或GPU硬件虚拟化高端vGPU类型配置方案。

用户使用的专业2D/3D应用软件主要有，AutoCAD、ProE、Catia、NX UG、Creo Elements/Pro、Rhinoceros 3D、Solid Edge、SolidWorks、TurboCAD、VariCAD、Autodesk Inventor、T-FLEX CAD、Vectorworks等。

1.2.1.2 业务场景二、Power user：3D图形部件设计人员（计算、渲染中载）本场景具有如下特点，用户同样适用上述图形软件进行业务处理，如部件级别编辑或图纸查看，除基本的2D功能外，用户具有3D硬件加速要求，对于计算、渲染有一定性能要求，目前的品牌PC机+独立GPU可以满足其工作要求，应用软件的运行要求具有一定的图形加速能力，其桌面主要应用仍然为图形应用，此类用户对成本较敏感。

此类场景可以通过GPU硬件虚拟化中端vGPU类型配置方案满足其计算、渲染要求，用户使用的专业2D/3D应用软件和上面基本相同，但编辑的模型级别不同。

1.2.1.3 业务场景三、Knowledge worker：轻量级3D图形用户（无特殊性能要求）本场景具有如下特点，用户主要为生产加工人员、轻量级3D用户和非专业制图类用户，工作重点领域包括查阅图纸，轻量编辑，办公应用，丰富的Web的体验，及流畅的视频播放功能。

对用户体验有着特殊的需求，切换至虚拟桌面后仍然希望可以运行原有PC上程序。

此类场景通常采用GPU硬件虚拟化低端vGPU类型配置方案，用户使用3D制图软件的view版本，PPT，Web插件等。

1.2.1.4 制图业务场景解决方案图1-2GPU直通和GPU硬件虚拟化适用的制图场景根据不同业务场景用户对使用环境的要求，匹配对应的解决方案和对应能力的GPU卡，来满足用户需求。

GPU直通解决方案通常面向复杂图纸编辑、图纸总装以及体验要求苛刻的用户，但成本较高。

GPU硬件虚拟化解决方案面向中等复杂程度图纸编辑及图纸查阅的用户，可以根据用户实际需求配置成不同类型的vGPU。

1.2.2 电视台全媒体编辑主要应用场景电视台全媒体编辑场景用户使用的专业编辑软件，国内主要有索贝的Nova、NewStar，以及捷成、大洋、新奥特等ISV相关软件。

1.2.2.1 业务场景一、视频渲染合成编辑（计算、渲染密集型）采用专业图形工作站方式进行后台业务处理，常用于电视台编辑等多媒体领域专业设计人员，此类场景具有如下特点：1. 使用集剪辑、特效、合成于一体的集成化后期制作平台，对多轨100Mbps~200Mbps高清视频码流、音频、文本、特技等进行渲染合成生成成片工作。

此类高清编辑软件通常对于3D接口（OpenGL/DirectX）有一定的接口兼容性要求。

2. 高清渲染合成编辑场景的视频文件编辑内容复杂，合成、渲染计算需求量较大，硬件方面需要具有高处理能力CPU、高吞吐总线，并配置中高端系列GPU卡。

此类场景通常采用GPU直通配置方案，GPU的资源被虚拟机独占使用。

1.2.2.2 业务场景二、120Mbps高清编辑（计算、渲染中载）采用专业图形工作站方式进行桌面业务处理，常用于多媒体领域专业设计人员，此类场景具有如下特点：1. 高清编辑场景的视频文件编辑内容复杂，需要同时处理多轨高清视频、多轨音频、多轨字幕、画中画特性等，渲染计算需求量较大，需要高处理能力CPU，配置中高端系列GPU卡。

2. 具有较高显示分辨率要求，通常使用高分辨率显示器如1920*1080及以上，此类应用场景对于计算、渲染能力要求较强。

此类场景通常采用GPU直通或高端vGPU类型配置方案：实现6层120M高清视频流畅编辑制作，构建统一计算资源池，支撑合成渲染等服务器资源的池化以及灵活调配，资源利用率提升90%。

1.2.2.3 业务场景三、25Mbps标清编辑（计算、渲染轻载）本场景具有如下特点，用户使用编辑软件进行业务处理，如标清视频的编辑及视频审查，除基本的2D功能外，用户具有3D硬件加速要求，对视频进行于计算、渲染有一定性能要求。

目前的GPU硬件虚拟化的虚拟机可以满足其工作要求，应用软件的运行要求具有一定的图形加速能力，其桌面主要应用为视频编辑应用，此类用户对成本较敏感。

当前国内大部分省市电视台都是以标清为主，此类场景可以通过GPU硬件虚拟化中低端vGPU类型配置方案满足其计算、渲染要求。

1.2.2.4 全媒体编辑业务场景解决方案图1-3GPU直通和GPU硬件虚拟化适用的全媒体编辑场景全媒体编辑的应用场景根据不同业务场景用户的特点，为用户分配对应能力的GPU卡来满足用户需求。

GPU直通解决方案通常面向高清视频后期渲染合成处理，以及多轨100M高清视频编辑的用户，但成本较高。

GPU硬件虚拟化解决方案面向120M高清、25M标清视频的编辑的用户，具体可以根据用户的需求配置成不同类型的vGPU。

2 GPU直通图形桌面云方案2.1 技术原理GPU直通图形桌面具有独立显卡能力●每个图形加速虚拟机绑定一个GPU满足3D应用的图形渲染需求●服务器的剩余CPU资源可以创建不带GPU的普通虚拟机图2-1华为GPU直通图形桌面示意图虚拟机具备了GPU图形加速能力，图形软件可以使用GPU进行硬件渲染，GPU将渲染后的位图放入显卡视频缓冲区，将缓冲区内容实时地投送到客户端侧。

华为虚拟机内置显示虚拟桌面技术核心，获取到显示信息后，进行压缩、合并等一系列的处理后，通过华为桌面协议HDP发给客户端，由客户端显示绘图信息。

通过虚拟化平台的直通技术可以将显卡直接给虚拟机使用，和物理机接入显卡的效果基本一致，在虚拟机上只要安装了对应显卡的显示驱动，显卡可以为这个虚拟机提供高性能图形的能力。

桌面云服务器端程序将捕获桌面图像数据，发送给远程客户端显示。

2.2 关键技术1.智能视频识别算法⏹智能识别视频区域，针对视频采用专门的压缩算法，支持视频流畅播放，降低带宽占用。

2.智能图像识别算法⏹对文字等体验要求高的区域采用无损压缩算法，针对自然图像采用有损压缩算法，这种方式能够在不降低用户体验的情况下，降低带宽，减轻网络压力。

3.硬件编解码⏹VM端采用了基于NVIDIA的Grid SDK提供的硬件抓图、压缩接口，减轻了CPU的压力，提升了VM的性能；客户端采用了软硬件混合的解码方式，使显示更加流畅。