NVIDIA GRID 2.0 и новые возможности виртуализации графики

   В конце августа в Сан-Франциско стартовала конференция VMware – одно из крупных ежегодных событий в области виртуализации с громкими анонсами нескольких продуктов. В текущем году NVIDIA взяла быка за рога и сообщила важные новости о технологии GRID.

   NVIDIA анонсировала GRID 2.0 – следующее поколение GPU-технологии в рамках инфраструктуры виртуализации рабочего стола (VDI – Virtual Desktop Infrastructure). Это первое масштабное, логически оформленное обновление данной VDI-технологии NVIDIA с момента запуска проекта GRID 1.0 ещё в 2012-м году. В свою очередь, GRID 2.0 стал развитием идей, сформированных на сегодняшний день в рамках идеи GRID. Предлагается увеличить количество одновременно обслуживаемых пользователей и повысить производительность с параллельным внедрением новых, не представленных в GRID 1.0 возможностей.

   

   Кроме того, вместе с GRID 2.0 вышли новые профессиональные видеокарты из линейки Tesla на базе архитектуры NVIDIA Maxwell. В то время как выход этих карт не стал громким событием – NVIDIA предпочитает ставить в фокус GRID, а не железо – новый функционал GRID 2.0 не лишён тесной связи с новым железом. Здесь мы и начнём наш рассказ.

Tesla M60 / Tesla M6

   Параллельно с запуском первой версии GRID в 2012-м году NVIDIA представила 2 карты с архитектурой Kepler: GRID K1 и GRID K2 на базе графических ядер GK107 и GK104 соответственно. Эти решения стали основой для воплощения идей GRID в последующие 3 года. Однако с выходом графической архитектуры NVIDIA Maxwell в 2014-м году появление более мощных преемников стало лишь вопросом времени. И это время пришло.

	Tesla M60	Tesla M6	GRID K2	GRID K1
Количество ядер CUDA	4096 (2x 2048)	1536	3072 (2x 1536)	768 (4x 192)
Объём и тип графической памяти	16 Гб GDDR5 (2 х 8 Гб)	8 Гб GDDR5	8 Гб GDDR5 (2 х 4 Гб)	16 Гб DDR3 (4 х 4 Гб)
Количество одновременно обслуживаемых пользователей	2 – 32	1 – 16	?	?
Количество одновременно обрабатываемых видеопотоков в формате H.264 1080p30	36	18	?	?
Форм-фактор	2-слотовая карта PCIe	MXM	2-слотовая карта PCIe	2-слотовая карта PCIe
Энергопотребление	225 – 300 Вт	75 – 100 Вт	225 Вт	130 Вт
Количество и кодовое название графических процессоров	2 x GM204	GM204	2 x GK104	4 x GK107

   «Железной» основой GRID 2.0 служат ускорители вычислений Tesla M60 и Tesla M6. В отличие от предшественников из линейки GRID K, где обе карты базируются на чипах с разными ядрами, новинки серии Tesla M используют одно и то же ядро – NVIDIA GM204. Различаются количество процессоров на плате и форм-фактор.

   Более крупный Tesla M60 содержит 2 чипа GM204 в полноценном (не урезанном) варианте и 16 Гб видеопамяти GDDR5, по 8 Гб на чип. Эта 2-слотовая карта представлена в полноразмерном конструктиве, похожа на предшественника из линейки GRID и имеет показатель энергопотребления в диапазоне от 225 Вт до 300 Вт в зависимости от своей мощности и конфигурации кулера (используются системы охлаждения и активного, и пассивного типов). Как заявляет производитель, M60 позволяет подключить до 32-х пользователей к виртуализированному GPU одновременно, по 16 на чип. Другой важный момент – перед нами первая 2-чиповая карта на базе GPU GM204 в потребительском сегменте.

   Что же касается Tesla M6, эта карта знаменует появление нового форм-фактора в линейках GRID и Tesla – MXM. В её основе 1 чип GM204 GPU в урезанном варианте (с включёнными SMX-блоками в количестве от 12 до 16 единиц) и 8 Гб памяти GDDR5. Наличие всего лишь одного GPU позволяет говорить о вдвое меньшем потенциале на фоне M60 с предсказуемым результатом в 16 пользователей. Зато энергопотребление здесь ниже – от 75 Вт до 100 Вт в зависимости от конфигурации. Важнее, однако, то, что форм-фактор MXM позволяет ставить карту в блейд-серверы плотной компоновки, что невозможно в случае с PCIe-картами. В остальном спецификации очень схожи с мобильным графическим процессором NVIDIA GeForce GTX 980M потребительского класса, и не будет сюрпризом, если это и есть GTX 980M – просто заточенный под серверное железо.

   Так как аппаратная часть не является центральным аспектом свежего анонса NVIDIA, к представленной информации добавить особо нечего. Впрочем, пара моментов заслуживает отдельного упоминания. Во-первых, среди заявленных производителем параметров есть и такой, как число одновременно кодируемых потоков в формате 1080p30 H.264 – вероятно, это нужно для рынка кодирования видео. Для M60 заявлено 36 потоков, для M6 – вдвое меньше. Во-вторых, эти карты выпускаются под брендом Tesla, а не GRID. Tesla всегда считался брендом чисто вычислительных применений (пример – Tesla K80), но так как VDI – это пока что просто ещё одна область применения GPU (т.е. на аппаратном уровне нет существенных отличий между VDI-картой и ускорителем вычислений), NVIDIA, похоже, не прочь «слить» все серверные карты в один бренд – Tesla.

GRID 2.0

   Возвращаясь к центральной теме в анонсе NVIDIA, поговорим о GRID 2.0. Релиз карт Tesla означает, что GRID 2.0 предлагает массу возможностей в плане производительности и плотности компоновки оборудования на фоне GRID 1.0 за счёт обновлённого железа. В плане производительности NVIDIA рекламирует новые карты Tesla как решения с 2-кратным превосходством над серией GRID K, что позволяет удвоить либо производительность на пользователя, либо число одновременно работающих пользователей. Аргумент в части производительности касается в основном её повышению в high-end среде, где графические процессоры используются из расчёта по 1 GPU на 1 пользователя, тогда как увеличение числа одновременно работающих пользователей, в конечном счёте, снижает потребность в картах и, соответственно, общие издержки на работу VDI в серверах. Свою роль играет и внедрение NVIDIA форм-фактора MXM в блейд-серверах (а не только в стоечных серверах), что позволяет повысить плотность размещения комплектующих как физической основы VDI-хостинга.

   

   Тем временем, вместе с улучшением на фронте железа GRID 2.0 также привносит новую функциональность в экосистему GRID для нынешних пользователей продуктов GRID K-серии. По словам NVIDIA, новое ПО поддерживает вдвое большее число одновременно обслуживаемых пользователей в сравнении с GRID 1.0 – до 128 пользователей на сервер. И хотя производительность упадёт сообразно, в очень низких нагрузках это позволит увеличить плотность пользователей.

   Однако важнее для нынешних пользователей GRID, вероятно, то, что работа GRID в среде виртуализированных GPU обзавелась поддержкой CUDA. Ранее поддержка CUDA в среде виртуализированного GPU была недоступна и требовала прямого обращения к железу. Последние 5 лет NVIDIA упорно шла к цели – ускорить графические вычисления (посредством CUDA) в рамках профессиональных программных продуктов, и отсутствие поддержки CUDA в среде виртуализированных GPU означало невозможность полноценного ускорения этих программ в таком режиме. Теперь же ситуация улучшилась, и пользователи CUDA наконец-то могут в полном объёме взять на вооружение виртуализацию, задействуя ресурсы одного GPU совместно с другими пользователями. Правда, есть ограничения. Так, по словам NVIDIA, поддержка CUDA в среде vGPU требует «8-гигабайтного профиля» в GRID 2.0.

   

   Другое усовершенствование GRID 2.0 касается поддержки гостевых операционных систем. В GRID 2.0 теперь есть поддержка гостевой Linux в добавок к существующей поддержке Windows в multi-OS конфигурациях. Говоря о Linux, NVIDIA отдельно упоминает такую отрасль экономики, как нефтегазодобыча. Здесь, надо полагать, тоже имеются в виду и вычисления/CUDA, и графические применения. Также в GRID 2.0 появилась официальная поддержка Windows 10 в версии Tech preview, что позволит виртуализировать эту новейшую ОС Microsoft с сохранением функционала GRID в полном объёме.

   И последнее: в GRID 2.0 появилась поддержка 4K-мониторов – прогресс на фоне максимально доступных ранее 2560x1600 пикселей (WQXGA). Общий лимит GRID 2.0 – четыре 4K-монитора на виртуальную машину.

   Подводя итог вышесказанному, отметим, что недавнее событие ознаменовало первый публичный анонс GRID 2.0, причём «живой» релиз вряд ли заставит себя долго ждать. По словам NVIDIA, GRID 2.0 уже проходит апробацию в десятке компаний, и финальная версия для широких масс увидит свет 15-го сентября.