一、當前制造企業(yè)研發(fā)設計面臨的挑戰(zhàn)
1.數(shù)據安全無保證
隨著制造企業(yè)研發(fā)能力的提升，企業(yè)的自主知識產權保護意識也在逐漸加強，但在傳統(tǒng)的研發(fā)設計模式下設計數(shù)據都在本地，非常容易導致企業(yè)核心研發(fā)數(shù)據的外泄。很多時候，企業(yè)自主研發(fā)的產品還未等到新品上市，市面上就已經出現(xiàn)了非常類似的產品，從而給企業(yè)帶來巨大損失。
2.團隊協(xié)作困難
當前傳統(tǒng)IT架構下，企業(yè)為保證研發(fā)數(shù)據的安全，幾乎所有企業(yè)的研發(fā)部門都是單獨隔離，并不聯(lián)入互聯(lián)網。但這樣做會帶來弊端，導致工程師之間的思想無法有效的溝通和交流，就如同一個個的“信息孤島”。特別在很多集團研發(fā)型制造企業(yè)，如果能通過某種方式實現(xiàn)工程師遠程異地的協(xié)同設計，不但能有效提升產品設計質量，而且能使得企業(yè)的研發(fā)思路得到統(tǒng)一。
3.資源利用率低
傳統(tǒng)IT應用模式下資源利用率過低是企業(yè)多年來一直面臨的問題，而這也正是導致云計算出現(xiàn)的主要原因。在制造企業(yè)的研發(fā)部門尤為如此。有時候，在面對虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實這類高復雜度的應用時，工作站性能稍顯不足；但在面對三維設計應用時，工作站性能又有多余，應用需求與IT資源可用性之間的矛盾在制造企業(yè)的研發(fā)部門普遍存在。
4.管理比較復雜
在傳統(tǒng)的應用模式下，企業(yè)的研發(fā)部門可能存在各種形式的硬件設計平臺，性能不一，為保證數(shù)據安全必須部署各種加密及數(shù)據防護系統(tǒng)，如果需要對終端進行維護和更新，甚至需要一臺一臺的進行，任何一臺系統(tǒng)宕機都需要管理員花較多的時間來對系統(tǒng)進行恢復。因此，傳統(tǒng)應用模式下不斷增多的終端系統(tǒng)給IT運維帶來的了極大的挑戰(zhàn)。
二、桌面虛擬化在制造企業(yè)研發(fā)設計中的應用
面對新興技術的不斷融入以及市場競爭節(jié)奏的不斷加快，制造企業(yè)要想在市場謀得一席之地必須實時的跟進這一需求。云計算的本質就是為提升IT資源利用率，降低企業(yè)的IT投入成本，同時通過各種應用模式來保證數(shù)據的安全，而這正是制造企業(yè)的研發(fā)設計部門所追求的。為實現(xiàn)IT資源的高效利用，通過虛擬化和云計算技術將研發(fā)部門的所有工作站、服務器、存儲、網絡等資源整合為一個大的資源池，打造企業(yè)內部的私有云，不但能保證數(shù)據的安全并提升IT資源利用率，而且還可以大幅降低企業(yè)的IT投入成本，并有效支持團隊協(xié)作和移動研發(fā)設計。
圖 1 惠普客戶端虛擬化戰(zhàn)略藍圖
惠普公司作為服務器和工作站領域的全球領導者，一直緊握市場需求，通過不斷革新自身的產品設計理念，在對企業(yè)需求進行充分調研的基礎上，開發(fā)企業(yè)所需要的產品和解決方案�；萜展こ套烂嬖破脚_的推出正是這一理念的充分體現(xiàn)。
三、惠普工程桌面云，將圖形計算轉移到數(shù)據中心
惠普工程桌面云是惠普融合桌面虛擬化解決方案的一個組成部分，主要面向專業(yè)級圖形設計，不但能滿足制造企業(yè)的CAD/CAE應用需求，也能滿足高復雜、大規(guī)模的數(shù)據運算任務。惠普桌面云從硬件到軟件都采用了惠普的產品，包括惠普刀片工作站、惠普刀片存儲、惠普機箱、惠普虛擬連接模塊、惠普專業(yè)顯示器和惠普瘦客戶端等產品，在軟件上使用了惠普的Insight管理軟件和惠普GRS遠程圖形軟件。下面我們就惠普工程桌面云在專業(yè)圖形設計領域的幾種不同應用模式進行介紹。
圖2 惠普工程桌面云的三種不同應用模式
1.傳統(tǒng)1：1單機使用方案
惠普是目前業(yè)界唯一一家推出刀片工作站同時還提供刀片工作站虛擬化解決方案的廠商，惠普刀片工作站能適用于１：１的單機應用模式，即單個用戶使用一臺刀片工作站，這種模式下刀片工作站并沒有使用虛擬化技術�？蛻敉ㄟ^在惠普刀片工作站上直接安裝操作系統(tǒng)，實現(xiàn)高性能圖形應用，這種應用模式能支持高性能3D應用以及2D四屏顯示。
這種應用模式的特點：
·客戶端OS在裸機上
·高性能3D Windows 和Linux 用戶
·高性能2D 四屏顯示
·沒有被虛擬化的環(huán)境
目標群體:這種應用模式適用于工程計算和制圖設計者，比如對桌面空間環(huán)境要求比較苛刻，同時需要面對復雜的高性能3D運算等場景。從配置上講，惠普刀片工作站性能比惠普臺式工作站更為強大。
2.單機單顯卡多用戶虛擬化使用方案
通過在一臺惠普刀片工作站上分享同一塊高性能專業(yè)顯卡是惠普刀片工作站虛擬化解決方案的一大特色。惠普刀片工作站上的高性能顯卡通過專門構建的hypervisor虛擬化層，實現(xiàn)了GPU級的虛擬化，使得惠普可以在GPU上構建多個虛擬機，每個虛擬機都能為單個用戶提供虛擬化應用，而且這種級別的應用能實現(xiàn)對OpenGL的有限支持。
這種應用模式的特點：
·客戶端OS 在hypervisor (虛擬化層)
·GPU 被多個用戶所共享
·不是為3D: 小型VRAM應用, 有限的OpenGL 支持
·虛擬化 富媒體桌面應用的強大方案
目標群體: 這種解決方案主要針對傳統(tǒng)PC 使用者，以及多媒體應用。比如高清視頻播放、3D應用程序互動以及快速響應Google地圖等需求。這種解決方案主要是用于加速3D應用效果。
3.單機多顯卡多用戶虛擬化使用方案
惠普單機多顯卡虛擬化適用方案是針對專業(yè)級圖形應用的用戶，用戶可以在惠普刀片工作站上安裝多塊高性能專業(yè)級顯卡，惠普通過在操作系統(tǒng)上部署hypervisor虛擬化層實現(xiàn)對資源的統(tǒng)一管理和調度，這使得多張顯卡不但能共享刀片工作站資源，而且每個GPU或顯卡都能獨立的對應單個使用者。
這種應用模式的特點：
·客戶端 OS 在 hypervisor (虛擬化層)
·每個 GPU被直接映射到1個用戶
·每工作站可以最大支持8個專用圖卡用戶
·附加的非圖形加速的VM虛擬機也可以在同一刀片上運行
目標群體:這種解決方案面向的是專業(yè)級工程師，以及圖形工作站使用者，因為是在單臺高性能惠普刀片工作站上部署多塊專業(yè)顯卡，每個用戶能單獨對應一張顯卡，這在保證用戶使用性能的同時，也充分利用了惠普刀片工作站的資源，能大幅的降低企業(yè)的硬件投入成本，不失為當前專業(yè)級應用的好選擇。
表1惠普工程桌面云三種應用場景對比
傳統(tǒng)單機單顯卡單用戶使用方案未使用1全支持很低高所有類型工程計算和制圖設計者
單機單顯卡多用戶虛擬化使用方案使用1有限支持較高低小型企業(yè)有限圖形支持能力的多媒體應用
單機多顯卡多用戶虛擬化使用方案使用1～8全支持非常高低所有類型專業(yè)設計工程師，圖形工作站使用者
四、惠普工程桌面云關鍵技術
惠普工程桌面云是惠普融合桌面虛擬化解決方案在制造業(yè)的落地應用，主要面向專業(yè)級圖形設計，不但能滿足企業(yè)的專業(yè)設計需求，還能滿足超復雜大規(guī)模的數(shù)據運算任務。在制造業(yè)，惠普工程桌面云主要應用在產品研發(fā)設計部門，以CAD/CAE應用為主。
圖 3 惠普工程桌面云應用場景
如圖3所示。制造企業(yè)通過將惠普融合桌面虛擬化解決方案部署在數(shù)據中心，遠程用戶通過LAN/WAN遠程訪問并調用資源，為制造企業(yè)提供CAD和CAE服務，這就是惠普工程桌面云，也就是惠普融合桌面虛擬化在制造業(yè)的落地方案。
1.遠程2D/3D虛擬化應用
圖 4 遠程2D/3D虛擬化
如圖4所示。通過虛擬化技術，惠普工程桌面云實現(xiàn)了底層硬件架構的虛擬化，這其中包括GPU的虛擬化，這也是惠普工程桌面云區(qū)別與一般桌面云平臺的最大優(yōu)勢，在目前很多的虛擬化解決方案中并沒涉及到對顯卡資源的虛擬化。用戶通過統(tǒng)一的門戶提交需求，惠普工程云平臺為用戶自動分配需求，這一過程允許多用戶同時提交需求，平臺會為用戶建立批量的任務，多用戶能同時使用一塊高性能顯卡資源，不管用戶使用的是Windows系統(tǒng)還是Linux系統(tǒng)。
2.基于Web和瘦客戶端的3D可視化
圖5 基于Web和瘦客戶端的3D可視化
圖5為用戶提交需求后系統(tǒng)反饋給終端的模型顯示效果。從顯示效果看，與傳統(tǒng)的設計平臺并無差別。不過這個是基于瀏覽器顯示，用戶依然可以通過瀏覽器對模型體進行編輯、修改操作，多用戶協(xié)同對同一個模型操作時，惠普工程桌面云平臺能根據不同用戶的修改保存不同的版本，這樣可以避免多用戶對同一模型進行修改時發(fā)生沖突或出現(xiàn)版本問題。
惠普工程桌面云融入了惠普的HP2壓縮技術，這種技術也存在于惠普RGS軟件中，利用惠普HP2壓縮技術，惠普工程桌面云能有效的減少3D圖形數(shù)據在互聯(lián)網上的傳輸量而不影響顯示效果，這不但能加速跨地區(qū)的遠程異地協(xié)同設計，而且能有效的降低對廣域網帶寬的要求。
3.運行HPC任務
圖6 運行HPC任務
除前面提到的3D圖形設計方面的應用，惠普工程桌面云還能完成高性能的運算任務，如圖6所示。這是一個Eclipse模擬器任務，用戶只需要設置好所需的處理器數(shù)量、模擬器版本和計算模式、內存以及最大運行時等參數(shù)，系統(tǒng)就會為計算任務自動分配資源和空間。通過部署不同的高性能計算軟件，惠普工程桌面云能完成不同的高性能計算任務。
4.資源實時監(jiān)控
圖7 資源實時監(jiān)控
惠普工程桌面云能對已分配的資源以及現(xiàn)有的空閑資源進行實時監(jiān)控，可視化的界面能讓管理者清晰的了解當前資源分配和使用情況，如圖7所示。沒一個任務的執(zhí)行情況及資源使用情況都能一覽無遺。除對資源監(jiān)控外，惠普工程桌面云還能對隊列和軟件許可進行管理，保證任務的有序分配和順利進行。同時，軟件許可證管理功能可以大幅降低企業(yè)在軟件授權費用方面的購置費用。
五、惠普工程桌面云應用優(yōu)勢
惠普工程桌面云是目前業(yè)界唯一融合了刀片服務器、刀片工作站、刀片存儲以及虛擬網絡設備的桌面虛擬化解決方案，惠普工程桌面云是惠普融合桌面虛擬化解決方案在制造業(yè)的落地方案，這種基于刀片的融合虛擬桌面系統(tǒng)不但徹底杜絕了數(shù)據泄密的可能性，大幅降低了對空間的占用，而且能實現(xiàn)對資源的靈活交付。歸納起來，我們可以總結出以下幾點優(yōu)勢：
1.極大的提升了數(shù)據安全
惠普工程桌面云是部署在企業(yè)的數(shù)據中心，用戶只能通過瘦客戶端遠程訪問平臺數(shù)據，數(shù)據并不下載到本地，因此徹底杜絕了數(shù)據泄密的可能，極大的提升了企業(yè)核心數(shù)據的安全。
2.較低的硬件成本投入
惠普工程桌面云不但實現(xiàn)了服務器虛擬化、存儲虛擬化和網絡虛擬化，而且還實現(xiàn)了GPU虛擬化，這使得在面對非專業(yè)級圖形應用時，多用戶可以共享同一張顯卡資源，這意味著用戶不但能充分利用顯卡資源和刀片系統(tǒng)的計算資源，高效的資源利用率可以進一步降低了企業(yè)的IT投入成本。
3.靈活的桌面交付能力
通過將刀片服務器和刀片工作站融入到同一個系統(tǒng)，惠普工程桌面云實現(xiàn)了計算資源和圖形資源的融合，針對不同的用戶需求，該系統(tǒng)能提供不同的硬件資源，可以說，企業(yè)只要部署了這個系統(tǒng)，基本上無需再考慮購買其它設備。這種靈活的交付能力是惠普工程桌面云的一大優(yōu)勢。
4.簡單而有效的管理
惠普Insight軟件能從任何位置釋放到每一個刀片服務器管理功能，同時實現(xiàn)對物理和虛擬服務器的管理，包括服務器的快速部署、對系統(tǒng)健康狀態(tài)進行實時監(jiān)控、不受地域限制的遠程控制，以及安全、自信的優(yōu)化能耗。
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