Реализация работы с графикой в среде виртуализации рабочих станций (VDI)

Данная статья является продолжением основной статьи о виртуализации рабочих станций (VDI) и цель ее – изучить и продемонстрировать, насколько удобно и практично работать с графически нагруженными приложениями в виртуальной среде VDI и какие технологии и инструменты для этого потребуются.

Почему именно VDI?

• Затраты на владение ИТ структурой сокращаются до 30%
• Безопасность корпоративных данных повышается в несколько раз
• Повышение стабильности и надежности инфраструктуры более чем на 50%
• Более 35% организаций крупного и среднего бизнеса в мире используют виртуализацию VDI
• В 2015г использование технологий VDI выросло на 8-11%
• Более 35% ИТ специалистов считают VDI наиболее перспективной технологией

Что требуется для организации офисной ИТ структуры на базе виртуальных рабочих столов, в частности для комфортной работы пользователей?

• Обеспечить стабильную работу с пакетом офисных программ, службами печати документов
• Предоставить возможность комфортной работы с web-контентом – серфинг, онлайн видео, графически нагруженные web-ресурсы
• Обеспечить быстрый просмотр графических документов, картинок и скан-копий в форматах jpg, PDF.
• Сделать комфортной работу с ПО для интерактивных коммуникаций – Skype, видеочаты и многосторонние видеоконференции

Для решения вышеуказанных задач необходимо использование виртуализации графической карты и предоставление еевиртуальным рабочим столам. Для использования данного функционала на сервере VDI требуется наличие хотя бы одного графического процессора (GPU), драйвер которого должен поддерживать DirectX 9.0 и DirectX 10.0, с достаточным количеством видеопамяти, отделенной от системной памяти. Так же необходимо использовать специальное программное обеспечение, которое позволяет задействовать аппаратные возможности графических адаптеров в виртуальной рабочей среде.

Преимущества виртуальных рабочих столов VDI

• Унифицированная рабочая область с удобным интерфейсом
• Комфортная работа с графикой и звуком в виртуальной рабочей среде
• Централизованное комплексное управление десятками рабочих мест
• Личное рабочее место, доступное с любой точки мира и с любого устройства
• Поддержка аппаратного ускорения видео и 3D-графики
• Экономия использования и распределения технических ресурсов

У каждой платформы виртуальных рабочих столов VDI (HyperV, VMWare, Citrix) существует своя технология виртуализации графической картыобеспечения качественной отрисовки графики в виртуальной рабочей среде, предлагаем рассмотреть каждую по отдельности:

Технология Microsoft RemoteFX© в среде VDI HyperV

Технология представляет собой новый, усовершенствованный набор возможностей удаленного виртуального рабочего стола Windows Server, позволяющий виртуализировать серверный видеоадаптер, делая его доступным для виртуальных рабочих столов. Возможности технологии включают в себя полную поддержку видео со 100%-м охватом всех форматов и высокую степень синхронизации звука, богатую поддержку мультимедиа включая Silverlight и 3D графику.

RemoteFX «второго поколения» в новых редакциях MS Server 2012.

Графическая реализация базового протокола RemoteFX построена следующим образом – сервер удаленного доступа сам отрисовывает необходимые графические детали, формирует единый фрейм-буфер и целиком отправляет на «тонкий клиент». Интересные изменения произошли в редакции MS Srerver 2012, особенно с выходом нового программного клиента RDP версии 8, в который вошел RemoteFX, если так можно выразиться, второго поколения. Теперь фрейм-буфер анализируется, для различных участков экрана (графика, статичные изображения, анимация и видео) выбираются разные кодеки, участки кодируются и по отдельности отдаются на «тонкий клиент». Для изображений применяется прогрессивный рендеринг, то есть изображение в низком разрешении клиент «увидит» мгновенно, а детали догрузятся так быстро, как это позволит пропускная способность канала. По сути, RemoteFX «второго поколения» научился подстраиваться под особенности канала связи, используя адаптивные кодеки.

Технологии vSGA и vDGA в среде VDI VMware HorizonTM

Функции ускорения 3D-графики в решении для виртуализации настольных ПК VMware View обеспечиваются технологиями vSGA и vDGA, поддержка которых появилась еще в версии VMware View 5.2, но полноценно была добавлена только в версии VMware View 5.3. Режим vSGA – это самый простой и эффективный способ использовать аппаратное ускорение для 3D-графики в виртуальных машинах. Он ограничивает системного администратора только объемом видеопамяти, которой, однако, у адаптера тоже не бесконечно много. Режим vDGA предназначен для случая, когда отдельный GPU нужно целиком и полностью отдать виртуальной машине. Этот режим основан на технологии VMware vSphere DirectPath I/O (то есть, прямой проброс устройств). Соответственно, здесь важно количество GPU на хосте VMware ESXi, которое и определяет максимальное количество запущенных виртуальных машин с поддержкой vDGA.

Ниже рассмотрим картинку, на которой представлены варианты использования графических режимов для различных типов задач, которые предполагаются для работников, использующих виртуальные ПК:

Рисунок 1 – Варианты использования графических режимов для различных типов задач

Технология Citrix HDX в среде VDI Citrix XenDesktop

HDX 3D – технология, которая позволяет оптимизировать работу графических 2D и 3D многофункциональных приложений. HDX 3D использует преимущества современного рендеринга на GPU на стороне сервера, чтобы дать возможность информационным работникам, опытным пользователям и дизайнерам достигать максимальных результатов в своей работе без задержек с любого места. Благодаря технологии Citrix HDX пользователи получают не менее высокий уровень обслуживания, чем при работе на локальном ПК, даже при использовании мультимедийных ресурсов, средств совместной работы в режиме реального времени, подключаемых через USB периферийных устройств и трехмерной графики. Поддержка использования веб-камер и VoIP, улучшенные аудиокодеки, а также оптимизация WAN для филиалов гарантируют высококачественное обслуживание пользователей вне зависимости от их местоположения.

Новая технология от компании NVidia

NVIDIA GRID™ vGPU™ раскрывает весь потенциал программного и аппаратного ускорения графики NVIDIA для виртуализированных решений. Виртуальный графический процессор NVIDIA GRID vGPU обеспечивает исключительно высокую производительность графики в виртуальных компьютерах, аналогичную производительности ПК при использовании графического ЦП несколькими пользователями. GRID vGPU — самая современная в отрасли технология, реализующая совместное использование аппаратного ускорения графического ЦП несколькими виртуальными компьютерами без ущерба для качества графики. Возможности приложений и их совместимость сохраняются в том же виде, что и на настольном компьютере. Благодаря технологии GRID vGPU графические команды каждой виртуальной машины передаются непосредственно на графический ЦП без трансляции гипервизором. Графический ЦП использует временные интервалы для обеспечения непревзойденной производительности при совместном использовании виртуализированной графики.

Практические сравнительные тесты

Мы изучили описания и возможности решений VDI. Остался еще один немаловажный аспект – как это всё будет работать на практике. Предлагаем Вам изучить результаты проведенного тестирования и просмотреть видеоролики.

• Центральный процессор – Intel Core i5 3330 (3.0 Ghz)
• Оперативная память (ОЗУ) – 16 GB DDD3
• Жесткий диск – SSD 240 Gb Intel
• Видеокарта – Nvidia Quadro 4000
• Технология ускорения графики Microsoft RemoteFX©
• Технология ускорения графики VMware vDGA
• Технология ускорения графики Citrix HDX

Таблица 1 – Сравнение технологий ускорения графики.

Таблица 2 – Определение бюджета одного рабочего места при использовании графики в VDI.

Как видим, организация централизованных виртуальных рабочих мест VDI экономически целесообразна, при условии что рабочая станция эксплуатируется до 3-х лет с момента покупки.

Итоговые выводы и рекомендации