AMD GPU虛擬化圖卡大爆料
千呼萬喚始出來，期待已久的新一代基于硬件的圖形虛擬化顯卡相繼隆重登場了。作為業(yè)界***的顯卡廠商AMD、NVIDIA亦推出了自己的虛擬化顯卡，其各自的旗艦產(chǎn)品FirePro S7150x2與NVIDIA M60更是受到了市場的熱捧。兩大廠商也一致表示，其虛擬化顯卡可為虛擬機桌面基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境提供理想的工作站級圖形性能。果真是這樣嗎？正好筆者有幸參與了FirePro S7150x2與NVIDIA M60的測試活動，究竟誰優(yōu)誰劣，誰更適合在那些環(huán)境使用，下面小編就為大家一探究竟吧。
一、什么是FirePro S7150x2與NVIDIA M60
FirePro S7150x2與NVIDIA M60分別是AMD、NVIDIA廠商推出的服務(wù)器顯卡。其專為虛擬化環(huán)境而設(shè)計，可提供出色的圖形性能。該顯卡易于設(shè)置和管理，可組織物理服務(wù)器、設(shè)備移到數(shù)據(jù)中心，并輕松保護數(shù)據(jù)安全，從而提供簡單、安全、高效的解決方案。
（1）參數(shù)上，如下圖所示：
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規(guī)格 |
S7150x2 |
M60 |
|
處理器核心 |
4096 |
4096 |
|
顯存大小 |
16GB GDDR5 |
16GB GDDR5 |
|
散熱 |
被動 |
主動式/被動式 |
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功耗 |
265W |
240W/300W(可選225W) |
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支持用戶數(shù)量 |
Up to 32 |
Up to 32 |
|
API Support |
DirectX11.1,OpenGL4.4, OpenCL2.0 |
DirectX12,OpenGL4.5, OpenCL2.0，CUDA |
|
User License Cost |
$0 |
$600 |
（2）原理上，如下圖所示：
AMD Multiuser GPU工作方式
AMD FirePro S7150x2采用了SR-IOV標(biāo)準(zhǔn)，讓實體圖形卡FirePro S7150x2在PCIe總線上化身多個虛擬設(shè)備。然后硬件通過時分的方式，在32個虛擬環(huán)境間進行循環(huán)切換，執(zhí)行運算并向客戶機反饋結(jié)果。
AMD Multiuser GPU資源共享方法
AMD虛擬化技術(shù)將FirePro S7150x2顯卡Framebuffer切割成若干單元，每個Framebuffer單元與整個GPU Engines共同組合形成新的虛擬設(shè)備，然后直通給虛擬環(huán)境執(zhí)行運算。此時，虛擬環(huán)境使用的是真實的物理顯卡，只不過Framebuffer小了一些。
AMD Multiuser GPU在虛擬環(huán)境中的部署方法
如下圖所示，通過直通方式將切割后的物理顯卡單元直接指配給虛擬機。
GRID vGPU工作方式
vGPU 管理器將 GPU 劃分為獨立的 vGPU 實例，這些實例會直接傳遞至安裝在虛擬機上的原生 NVIDIA 驅(qū)動程序。當(dāng)用戶登錄到自己的虛擬機上并開始工作時，NVIDIA 驅(qū)動程序會通過 Hypervisor 將命令發(fā)送至 vGPU 引擎，該引擎會對物理 GPU 所要處理的任務(wù)進行調(diào)度，然后將結(jié)果發(fā)回至虛擬機。
GRID vGPU 資源共享方法
vGPU 管理器將 GPU 劃分為若干獨立 vGPU 實例，每個VGPU實例享有固定且專用的Framebuffer，并通過分時機制在其碎片時間中占用整個GPU Engines。
GRID vGPU在虛擬環(huán)境中的部署方法
如下圖所示：通過VGPU管理器，將劃分后的獨立VGPU實例指配給虛擬機。
S7150x2與NVIDIA M60對比總結(jié):
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類別 型號 |
AMD S7150x2 |
NVIDIA M60 |
說明 |
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劃分虛擬設(shè)備方式 |
硬件方式劃分多個虛擬設(shè)備 |
完全采用軟件方式 |
NVIDIA M60會出現(xiàn)測試階段性能高于生產(chǎn)，而S7150則在測試階段與生產(chǎn)階段性能一模一樣。 |
|
實現(xiàn)虛擬方式代碼數(shù)量 |
六七十行 |
一千多行 |
代碼越多安全性越低 |
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License Cost |
$0 |
$600 |
AMD S7150x2性價比高 |
二、實際應(yīng)用測試
（1）測試工具
本次采用solidworks性能基準(zhǔn)測試。其主要通過模擬預(yù)裝的大型裝配體來實現(xiàn)軟件在安裝計算機上的表現(xiàn)。通過對大型模型打開、移動、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制以及模型渲染、工程圖標(biāo)注等基本功能進行模擬，來判斷計算機對于軟件安裝是否有壓力，也可以通過***的測試結(jié)果數(shù)據(jù)來判斷該計算機硬件配置基礎(chǔ)是否符合軟件要求。預(yù)裝模型為三千級數(shù)量裝配體，滿足企業(yè)大部分大型裝配要求，并具備拓展開孔、陣列、標(biāo)準(zhǔn)件的功能，通過測試的計算機在實際中既具備了理論上流暢運行軟件的能力。
（2）測試環(huán)境：
|
主機型號 |
DL380 G9 |
DL380 G9 |
|
虛擬化軟件 |
VMWAR Vsphere 6.2/Horizon 7.0 |
VMWAR Vsphere 6.2/Horizon 7.0 |
|
CPU |
E5-2643v4 |
E5-2643v4 |
|
內(nèi)存 |
48GB |
48GB |
|
存儲 |
2*600G SAS(raid0) |
2*600G SAS(raid0) |
|
顯卡 |
AMD S7150x2 |
NVIDIA M60 |
|
虛擬機 |
CPU：E5-2643v4(1核心) 內(nèi)存：8GB 顯卡：S7150x2微處理單元 測試項目：Solidworks 2016性能基準(zhǔn)測試 |
CPU：E5-2643v4(1核心) 內(nèi)存：8GB 顯卡：M60 VGPU 測試項目：Solidworks 2016性能基準(zhǔn)測試 |
NVIDIA GRID M60可被VGPU管理器劃分為若干不同類型的VGPU實例，本次solidworks性能基準(zhǔn)測試分別測試了M60-8Q、M60-4Q、M60-2Q及M60-1Q專為圖形設(shè)計而劃分的實例的性能表現(xiàn)。
|
Physical GPUS |
GRID Virtual GPU |
Intended Use Case |
Frame Buffer (Mbytes) |
Virtual Display Heads |
Maximum Resolution Per Display Head |
Maximum vGPUS per Board |
|
2 |
M60-8Q |
Designer |
8192 |
4 |
4096x2160 |
2 |
|
2 |
M60-4Q |
Designer |
4096 |
4 |
4096x2160 |
4 |
|
2 |
M60-2Q |
Designer |
2048 |
4 |
4096x2160 |
8 |
|
2 |
M60-1Q |
Designer |
1024 |
2 |
4096x2160 |
16 |
AMD Multiuser GPU S7150x2虛擬化顯卡可被切割成若干不同類型的微處理單元，本次solidworks性能基準(zhǔn)測試分別測試了S7150VF(8GB Framebuffer)、S7150VF(4GB Framebuffer)、S7150VF(2GB Framebuffer)及S7150VF(1GB Framebuffer)實例下的圖形性能表現(xiàn)。
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Physical GPUS |
微單元 |
Intended Use Case |
Frame Buffer (Mbytes) |
Virtual Display Heads |
Maximum Resolution Per Display Head |
Maximum vGPUS per Board |
|
2 |
S7150VF |
Designer |
8192 |
4 |
4096x2160 |
2 |
|
2 |
S7150VF |
Designer |
4096 |
4 |
4096x2160 |
4 |
|
2 |
S7150VF |
Designer |
2048 |
4 |
4096x2160 |
8 |
|
2 |
S7150VF |
Designer |
1024 |
2 |
4096x2160 |
16 |
⑶測試方法與結(jié)果對比
●測試結(jié)果衡量標(biāo)準(zhǔn)
通常情況下，測試數(shù)值越低越好。不過，只要滿足表格內(nèi)的要求就具備了理論上流暢運行軟件的能力。
Solidworks基準(zhǔn)測試結(jié)果參考表
|
測試項目 |
測試數(shù)值(秒) |
|
圖形 |
30-50 |
|
處理器 |
30-50 |
|
輸入/輸出 |
<80 |
|
總體 |
<100 |
|
渲染 |
沒固定值，但越小越好 |
|
RealView性能 |
沒固定值，但越小越好 |
|
模擬 |
80-100 |
●測試方法
由于受條件限制，本次NVIDIA M60和AMD S7150x2虛擬化顯卡測試均采用單Physical GPU核心參與solidworks性能基準(zhǔn)測試，并做了如下分配：
***、將單核心8GB Framebuffer只分配給一個虛擬機
第二、將單核心8GB Framebuffer均等切割，分配給兩個虛擬機并同時做基準(zhǔn)測試
第三、將單核心8GB Framebuffe均等切割為四份，分配給四個虛擬機并同時做基準(zhǔn)測試
第四、將單核心8GB Framebuffe均等切割為八份，分配給四個虛擬機并同時做基準(zhǔn)測試
●測試結(jié)果分析
測試結(jié)果圖表
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類別 項目 |
8GB Framebuffer |
4GB Framebuffer |
2GB Framebuffer |
1GB Framebuffer |
||||
|
M60-8Q |
S7150VF |
M60-4Q |
S7150VF |
M60-2Q |
S7150VF |
M60-1Q |
S7150VF |
|
|
圖形 |
23.6 |
14.0 |
24.3 |
27.5 |
28.1 |
42.8 |
28.8 |
86.3 |
|
處理器 |
32.7 |
46.3 |
33.2 |
48.6 |
38.9 |
52.4 |
42.7 |
51.7 |
|
I/O |
19.2 |
27.9 |
19.4 |
28.9 |
20.6 |
32.4 |
28.5 |
38 |
|
總體 |
75.6 |
88.2 |
77.0 |
104.9 |
87.6 |
127.4 |
99.5 |
181.9 |
|
渲染 |
79.1 |
119.6 |
79.1 |
122.0 |
81.0 |
126.5 |
97.7 |
123.4 |
|
RealView |
36.4 |
11.9 |
37.8 |
24.2 |
39.6 |
41.5 |
42.0 |
86.9 |
|
模擬 |
82.1 |
117.4 |
84.4 |
130.5 |
90.6 |
144.8 |
108.1 |
153.0 |
由于本次測試只考察不同圖卡對Solidworks大型轉(zhuǎn)配體性能的影響，因此我們只對測試結(jié)果圖表中的圖形、渲染、RealView、模擬做詳細分析。
圖形：指對圖形的各種操作，如：模型打開、移動、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制以及工程圖標(biāo)注等
渲染：指圖形的真實效果，側(cè)重渲染的結(jié)果
RealView：圖形的真實效果，側(cè)重渲染過程
模擬：指對實體三維粒子空間效果檢查，如：干涉檢查、碰撞檢查、質(zhì)量檢查等
結(jié)果判定：
⑴在圖形操作與RealView，S7150x2明顯比NVIDIA GRID M60 性能更高。而在渲染與模擬中NVIDIA GRID M60比S7150x2性能要好。
⑵NVIDIA GRID M60通過純軟件的方式劃分與切換虛擬設(shè)備，而AMD S7150x2則完全采用硬件方式。硬件劃分與切換虛擬設(shè)備效率高，而軟件方式效率低，因此NVIDIA M60會出現(xiàn)測試階段性能高于生產(chǎn)，而S7150則測試階段與生產(chǎn)階段性能一模一樣。
⑶AMD虛擬化解決方案無需使用者授權(quán)，而NVIDIA Grid VGPU需要單獨購買license，以SOLIDWORKS軟件為例，如果只做圖形與Realview操作，則AMD FirePro S7150x2服務(wù)器GPU比NVIDIA M60性價比更高。
⑷NVIDIA M60實現(xiàn)劃分與切換虛擬設(shè)備的代碼為一千多行，而AMD S7150x2代碼則六七十行，而代碼越多漏洞會越多，因此AMD S7150安全性明顯高于NVIDIA M60
以上是小編以達索SOLIDWORKS軟件為基礎(chǔ)。為各位拋磚引玉，站在中立的角度為大家呈現(xiàn)的當(dāng)世最***兩款圖形虛擬化顯卡的對比測試，根據(jù)應(yīng)用行業(yè)軟件不同，虛擬圖卡性能表現(xiàn)也會有所不同，后續(xù)我們也會繼續(xù)按照各行業(yè)應(yīng)用為基礎(chǔ)，幫助大家更加客觀、全面的了解圖形虛擬化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和***趨勢，希望能對廣大讀者有所幫助！
