3D设计云桌面解决方案

Ø项目概述

1.
项目背景

插入项目相关情况

1.
需求分析

XXX现有的设计平台是基于工作站或高档PC方式，即在每台工作站或高档PC机上安装各种设计软件，一般来讲分为三种类型，

轻量级2D/3D应用包括：

中量级应用包括：

红色字体代表以下应用的比较轻负载时候的使用场景

重量级应用包括：

       由于各种设计数据分布在各个设计工作站或高档PC机上，因而企业的核心设计资料和数据有泄露及丢失的风险。

通常设计用的计算机是直接接入在混合网络中或专有网络，但无法将用户操作网络与设计网络完全隔离，因此这些重要的计算机的网络安全和网络准入难以保证。

因而，随着应用场景越来越复杂，对业务系统的功能性，安全性，方便性的要求越来越高，例如：

数据防泄密：上收数据，提高数据安全性。设计文档、图纸等，数据安全关乎企业的核心利益，如何防止数据泄密是企业一直面临的一项重大挑战。

用户体验：设计人员对图形处理能力以及图形显示效果、计算机计算能力等要求非常高，能需要支持高端图形应用， 支持3维图形设计软件，真彩，多屏， 高分辨率， true type，设计过程中图形翻转无延迟。

将设计环境集中到桌面数据中心，实现数据安全和上收数据、网络隔离并且不影响用户体验，选择一个可靠的桌面虚拟化解决方案非常重要。

1.
收益分析

许多企业发现，使用虚拟化来支持桌面工作负荷，同使用虚拟化来支持传统的服务器工作负荷一样，带来了一系列显著的效益。实现的效益包括 IT 管理效率的改进、价格效率的改进、功能能力的改进。下面列举一些实际的例子：

Ø瘦客户端的利用

因为在桌面虚拟化环境的边缘很少发生计算执行过程，所以计算体系结构对终端设备处理能力的依赖性降低。这为 IT 人员创造了一个大幅降低终端硬件成本的机会。他们可以将现有 PC 作为 桌面虚拟化 终端设备重新加以利用，从而延长现有 PC 的生命周期，或者使用瘦客户端设备代替老化的 PC，这种瘦客户端设备的生命周期通常是标准 PC 的两倍。

Ø改进的数据安全性

由于能够将数据从 IT 环境的边缘移到数据中心内，从本质上降低了 IT 部门、设计部门所面临的安全风险。数据访问集中化能够缓解数据泄漏和失窃的风险并简化合规性工作程序。

Ø简化的数据备份

因为集中化虚拟桌面完全驻留在数据中心内，所以更加容易确保完全遵守备份策略。而且，视平台的体系结构方式而定，使用合并的映像和增量存储文件可以进一步简化重要数据的提取和收集，从而简化备份流程。一家关注备份问题的法律公司解释说：“在一台普通的计算机上，可能会发生硬盘崩溃和数据丢失。而使用集中化虚拟桌面，系统不断地在对数据进行备份。”

Ø简化的灾难恢复

由于中心 IT 职员能够轻松地将虚拟桌面还原到上次所知良好的状态，虚拟机大大简化了灾难恢复工作。因此，IT 人员不再需要提供使用最新映像保持更新的备用终端。

Ø部署时间

尤其是，当在桌面虚拟化体系结构中使用瘦客户端时，由于不需要在终端设备上安装任何内容，因此围绕部署的流程明显得到简化。按照一位医疗行业供应商高管的说法：“虚拟桌面的效益从轻松地部署应用程序开始…如果 [以前] 在一年时间内我需要对每台 PC 花费一个小时向该 PC 部署新的应用程序，而现在我可能只需要花费 15 分钟对虚拟 PC 执行相同的部署。”

Ø简化的 PC 维护

如果使用得当，与传统的 PC 相比，虚拟桌面的维护要容易得多。因为虚拟机的独特特性，各项维护任务变得十分简单，包括修补应用程序、对用户进行供给/解除供给、迁移到新的操作系统以及执行审核职责。一家法律公司对这方面强调说：“对于我们来说，一个重大的好处就是集中化桌面支持。”

Ø访问灵活性

当用户需要在家中、在办公桌以外的地方、或者其他远程工作者状况下工作时，他们无法访问在公司中的 PC。而由于公司桌面环境是集中化的，所以能够为这些用户提供对公司桌面环境的访问。一家欧洲大型银行 IT 部门的 桌面虚拟化 经理解释说：“我们有大约 2,500 到 3,000 个人准备搬到新的办公大楼，不过我们还将有数量要多得多的员工不在那里工作…他们可以坐在任何自己喜欢的位置，或者进到另一栋大楼里，而仍然能够访问同样的桌面。所以，这就是所谓的灵活性。”

总体来看，虚拟化技术使得企业对资源的利用更加高效，管理手段更加灵活，数据中心更加智能和强壮，桌面更加安全和灵活。为企业降低了总拥有成本，带来了投资收益最大化。

Ø方案设计

1.
方案体系架构

方案整体设计图

根据对用户现有办公或业务环境桌面使用情况进行分析，将不同类型的用户进行分组：

设计环境桌面虚拟化方案体系架构

该方案体系架构中包括如下组件：

vSphere For Desktop

vCenter Server

vDesk云桌面管理平台

1.
轻量级设计环境

1.1.
sVGA、vSGA 与 vDGA 之间的区别

1.1.
什么是sVGA?

  SVGA 是与 VMware Tools 一同安装在 Windows 7 虚拟桌面上的 VMware WDDM（Windows 显示驱动程序模型）驱动程序。不使用任何硬件显卡资源，它容易与 vSGA 混淆，因为二者的缩写字母和字母排列都非常接近。

1.1.
软硬件要求

1.1.1.
主机硬件要求

所有兼容VSPHERE 6.0的硬件服务器，具体请参考VMWARE官方网站

1.1.1.
虚拟化管理程序

ESXi 6.0或更高版本；

PROXMOX 7.0以上版本。

1.1.1.
vDesk云桌面管理平台

vDesk云桌面 v2.2以上

1.1.1.
显示协议

支持PCOIP、RDP和SPICE协议。

1.1.
轻量级设计环境sVGA解决方案

       通过软件3D的解决方案，基本可以胜任2D的AUTOCAD设计绘图，效果与使用本地PC几乎无异。但是需要经过一些配置和优化，以下会介绍如何对于AUTOCAD等普通图形应用进行优化。

1.
中量级设计环境：

1.1.
什么是vSGA?

vSGA 指“Virtual Shared Graphics Acceleration”（虚拟共享图形加速）。vSGA 的功能是利用在 ESXi 主机中本机安装的物理 GPU（图形处理单元，也称为显卡）为众多虚拟桌面提供硬件加速 3D 图形。通过提供这种功能，可进一步扩展使用虚拟桌面能够提供的使用情形和目标用户。除了扩展目标使用情形外，还可以提供更生动鲜活的视觉体验，从而进一步增强用户体验。

1.1.
软硬件要求

1.1.1.
主机硬件要求

Ø物理主机尺寸

    许多高端 GPU 卡为全高、全长和双倍宽度尺寸（占用主板上的两个插槽宽度，但仅使用一个 PCIe x16 插槽），因此需要确认主机内部是否拥有能够容纳所选显卡的足够空间，以及适当的 PCIe 插槽。

ØPCIe x16

       所有支持的 NVIDIA GPU 卡都需要 PCIe x16。

Ø主机电源

       确认 GPU 的电源要求，以确保电源拥有能为 GPU 供电的足够功率和适当的电源线。例如，一个 NVIDIA Quadro 6000 GPU 的功率可达 204 瓦，需要一根 8 针 PCIe 电源线或两根 6
针 PCIe 电源线。VGX 卡（K1、K2）的其中一个主要优点是功耗要求较低。VGX K1 的运行功率约为 130 瓦，这要比当前的 Quadro 系列卡的功率低得多。它的缺点是，VGX K1 和 K2 卡采用被动式散热，依靠内部机箱风扇散热。这为服务器制造商带来了挑战。如果您打算在服务器内使用 VGX 卡，则必须确保对显卡进行充分的散热，否则显卡会由于过热而发生故障。

注：由于底层需要安装vSphere ESXi，因此在保证以上三点硬件需求外，请参考VMware 硬件兼容列表：http://www.vmware.com/resources/compatibility/search.php。

经过VMware测试验证过的服务器型号请参考本文档附表1。

Ø关于显卡数量需求

    如果主机没有板载显示适配器，我们建议安装一个额外的低端显示适配器，并将低端显卡插到主插槽位作为主显示适配器。这样做是因为 ESX 控制台显示适配器不适用于 xorg。如果将高端 NVIDIA 卡设置为主适配器，则 xorg 将无法使用 GPU 进行负载分流。如果您有两块或以上显卡，请忽略下列两个命令。如果您只有一个高端显卡，您可以通过Putty或类似工具访问 ESX 控制台，并按照下列步骤执行以下命令：

       找到图形设备的 PCI ID：

    # lspci | grep -i display

您将看到与下面相似的内容：

000:128:00.0 Display controller:nVidia Corporation GT200b [GeForce GTX 275]

然后我们需要引用上面的 PCI ID重置所有权标记：

# vmkchdev -v 0:128:0:0

注：这不是永久性的，因此您必须在每次 ESXi 重新启动时执行此操作。

1.1.1.
虚拟化管理程序

包含最新补丁程序的 ESXi 5.1 或更高版本。

1.1.1.
vDesk云桌面桌面管理系统

vDesk云桌面桌面管理系统2.2

1.1.1.
显示协议

vSGA 和 vDGA 都只支持 PCoIP，最多支持 2 台显示器。

1.1.1.
NVIDIA 驱动程序

ESXi VIB 由图形适配器制造商编写、维护和提供支持

下载地址：http://www.nvidia.com/Download/index.aspx?lang=en-us

1.1.1.
操作系统

虚拟机必须运行 Windows 7（32 或 64 位）或更高版本

1.1.1.
使用vSGA模式，必须将NVIDIA驱动程序安装在ESXi主机中

1.1.
vSGA模式下的优化方案

1.1.1.
启用相对鼠标

要手动启用相对鼠标，请右键单击屏幕顶部的 View Client 阴影，然后选择“Relative Mouse”（相对鼠标）。您应该就会看到“Relative Mouse”（相对鼠标）旁边的小对号 (✔)。目前为止，对于每一次连接，都必须选择一次“Relative Mouse”

1.1.1.
提升视频播放效果

对于使用 VMXnet3 网卡的桌面虚拟机，只需将下面的注册表设置更改为 Microsoft 建议的值，即可大幅提升 View 桌面的峰值视频播放性能：

HKLM\System\CurrentControlSet\Services\Afd\ParametersFastSendDatagramThreshold请将此注册表设置更改为：1500

注意：更改此注册表设置后，需要重新启动桌面虚拟机。如果此设置不存在，请将其创建为 DWORD 值。

有关此更改的原理的进一步信息，可在以下网址找到：http://blogs.vmware.com/performance/2012/10/turbo-charge-view-video-performance.html

1.1.
vSGA模式下的资源监控

1.1.1.
gpuvm

要更好地管理 ESXi 主机上的可用 GPU 资源，可以检查当前 GPU 资源的分配情况。ESXi 命令行查询实用程序 gpuvm 可列出 ESXi 主机上安装的 GPU，并显示为主机上的每个虚拟机分配的 GPU 内存量。

要运行该实用程序，请从主机上的控制台或通过 SSH 连接运行下面的命令：

# gpuvm

例如，该实用程序可能会显示如下输出结果：

# gpuvm

Xserver unix:0, GPU maximum memory 2076672KB

pid 118561, VM “Test-VM-001”, reserved 131072KB   of GPU memory

pid 664081, VM “Test-VM-002”, reserved 261120KB   of GPU memory

GPU memory left 1684480KB

1.1.1.
nvidia-smi

要运行该实用程序，请从主机上的控制台或通过 SSH 连接运行下面的命令：

# nvidia-smi

1.
重量级设计环境：

1.1.
什么是vDGA?

vDGA 是 VMware提供的专有硬件图形加速功能，用于为需要独立 GPU 的使用情形提供高端工作站显卡。使用 vDGA 时，利用 VMware DirectPathI/O 将安装在底层主机中的图形适配器分配给虚拟机。将独立 GPU 分配给虚拟机会让整个 GPU 专供该虚拟机使用。vDGA 的实施成本较高，但与单台高端工作站相比，能够降低成本。每台主机的虚拟机数量受限于该服务器中 PCIe x16 插槽的数量。现在已有配备多达 4 个 PCIe x16 插槽的服务器硬件，并且机架中也有用于高端 GPU 的空间。有些刀片服务器机箱硬件供应商还提供能够支持多达 8 个 GPU 的“侧插”式扩展单元。使用 vDGA 时，将使用来自 GPU 供应商的图形驱动程序，而不是由Vmtools提供的虚拟机 SVGA 3D 驱动程序。在远程处理协议和图形驱动程序之间使用一个接口来提供帧缓冲区访问。

1.1.
软硬件要求

同上2.3.2， 2.3.3

1.1.
重量级设计环境vDGA安装配置

本章将指导您在主机和虚拟机级别中启用 GPU 直通，并使虚拟机能够分流 3D 渲染负载

1.1.1.
为主机启动GPU直通

1.1.1.
为虚拟机启用GPU直通

已知的vDGA 限制

Ø根据客户端自动调整分辨率不支持特殊分辨率大小

Ø在窗口模式下运行的 View Client 不会自动调整到特殊的分辨率大小

Ø在某些情况下，可能需要在 NVIDIA 控制面板配置中添加特定分辨率

Ø需要超过 4 GB RAM 并启用直通的 64 位 Windows 7 虚拟机需要设置虚拟机 PCI I/O 孔

ØPCoIP 编码帧率计数器会报告固定不变的闲时 FPS

ØvDGA 不支持 vMotion。

Ø目前为止，对于vDGA支持NVIDIA显卡

Ø由于 vDGA 配置的性质，它不适合使用 Composer 进行的自动部署

1.1.
vSGA,vDGA受支持的显卡列表

Ø方案配置

4种设计方案环境的整合：

管理员可以通过vDesk云桌面管理平台对办公环境与设计环境进行统一管理和分配。IT管理员可以指定虚拟桌面和设计用计算机的使用者，所有员工通过一个统一的接口进行访问。

1.1.
服务器配置方案

这里以40个用户为基数进行预估：

1.1.
已测试过的服务器兼容性列表

已测试过兼容的服务器列表（在使用VGX K1&VGX K2被动散热显卡时，请确保提供足够的散热能力）

1.1.
网络规划

Ø产品介绍

1.
vDesk云桌面管理平台

优化的云计算基础架构平台作为虚拟桌面底层架构

vDesk云桌面管理平台后台采用的是vSphere for Desktop即vSphere最高版本支持。vSphere提供强大的服务器虚拟化功能，并有着众多的成功案例。作为虚拟桌面后端的支持，vSphere提供了：

可扩展性

每个管理单元可以支持1000 个虚拟机，可以适合大型虚拟桌面的部署。通过用vMotion 更加快速和高效，可缩短虚拟机的迁移时间。可以根据需要和优先级压缩和增加桌面，通过动态资源分配有利用服务器资源动态调配。

高性能

vSphere高性能，可以为虚拟桌面提供快速、稳定的平台，并通过其监控系统平台，掌握物理服务器、虚拟机的性能情况。

最佳密度

增大了桌面虚拟机密度 – 8-10 个虚拟机/核，大大提高了每台服务器虚拟机的支持数量。

高可用和业务连接性

vSphere针对桌面工作负载进行优化，例：由于内存交换减少导致性能提高。

灾难快速恢复

Data Recovery以及Storage VMotion技术能充分保证虚拟桌面平台的安全。

无需硬件加速的3D图形支持

VSphere无需专业显卡即可提供基本 3D 图形功能（包括Direct-X, OpenGL, Google Earth, Windows 7 Aero, Office 2010等）

ØvDesk云桌面管理平台主要优势

现如今，企业正陷入桌面困境。一方面，IT 组织面临着成本、合规性、可管理性和安全性方面的压力。以 PC 为中心的现有计算模式加剧了这种态势，这种模式的管理成本高昂，限制了IT 敏捷性，难以应对不断变化的业务形势。另一方面，终端用户越来越需要从更多设备和位置自由、灵活地访问其应用程序和数据。此桌面困境 — 终端用户自由和 IT 控制之间的两难困境 — 抬高了成本，影响了安全，并令 IT 资源不堪重负。为了摆脱这种困境，各个组织都在寻求既灵活敏捷又适应性强的计算方法，从而使 IT 能够平衡企业的需要和终端用户的需要，实现灵活的高性能计算体验。

通过使用vDesk云桌面管理平台，各个组织能够达到事半功倍的效率，采用真正以用户为中心的灵活计算方法。通过将应用程序、数据和操作系统与端点分离，并将这些组件转移到数据中心，您就可以在您的云中进行集中管理。桌面和应用程序虚拟化为 IT 提供了一种更加精简和安全的方法来管理用户和提供可按需访问的敏捷桌面服务。

与传统桌面方案相比，vDesk云桌面管理平台解决方案有以下明显特点和优势。

1.
低成本

IDC研究机构的最新报告显示，企业每采购一美元的硬件，将花费3美元对其进行管理。而传统的IT忽视了对其中占据了70%以上成本的运营管理进行优化，才是真正的“开源节流”。与传统PC方式相比，vDesk云桌面管理平台将降低50%以上的成本。

VMware桌面虚拟化解决方案可以在以下方面大大降低我们的桌面管理成本：

Ø将用户的操作系统集中运行在数据中心，并对其进行统一的管理及维护，大大降低了IT管理人员的运维成本

Ø加快了系统部署的时间，管理员可以在数分钟内部署用户桌面将交将使用。

ØvDesk云桌面支持链接克隆模式，可以将整个企业的桌面系统进行单实例的管理及维护。同时大大降低了对后端存储扩容的压力。

Ø应用，系统补丁的安装、管理、升级等，也只需要操作一次，即可以让所有用户进行使用。

Ø延长用户桌面PC使用寿命，降低桌面更新的采购成本，维护桌面的费用大大降低。

Ø更灵活快捷的服务业务，如果新添加用户，只要硬件资源仍然充足，可以通过简单的配置，在一分钟只能为用户提供出一台桌面系统，而无需传统的复杂的桌面准备工作，而只需要一台统一的简单的终端设备，就可以让用户访问。

Ø提供高可扩展性，在架构设计合理和硬件充足的前提下，可以快速的将桌面交付用户；当硬件不足的情况下，只需要将新的物理服务器加入资源池中即可。

Ø因为在桌面虚拟化环境的边缘很少发生计算执行过程，所以计算体系结构对终端设备处理能力的依赖性降低。这为 IT 人员创造了一个大幅降低终端硬件成本的机会。他们可以将现有 PC 作为虚拟桌面终端设备重新加以利用，从而延长现有 PC 的生命周期，或者使用瘦客户端设备代替老化的 PC，这种瘦客户端设备的生命周期通常是标准 PC 的两倍。

Ø以更少的资源、时间和资金完成更多任务。通过将桌面基础架构集中到 vDesk云桌面管理系统中，IT 人员可以跨桌面映像和应用程序的整个生命周期对其进行调配、维护和监控，不仅更加快捷轻松，而且可以降低成本。通过减少支持来电次数和终端用户停机时间，提高了整个工作场所的工作效率。

1.
简化管理

通过使用vDesk云桌面管理平台解决方案，IT管理人员可从一个集中管理界面轻松管理数万个终端用户。简化了关键IT 流程，例如调配、连接代理、策略执行、性能监控和应用程序分配。将数据移动到数据中心、集中强制实施端点安全性和策略配置、简化防病毒流程，以提高安全性和合规性。将IT管理人员可以从日常繁琐的桌面管理工作中解放出来，而进行更多的业务创新工作中去。

有数据显示，通过使用VMware解决方案，IT管理员的工作量将大大减少。

1.
高安全性

由于能够将数据从 IT 环境的边缘移到数据中心内，从本质上降低了 IT 部门所面临的安全风险。数据访问集中化能够缓解数据泄漏和失窃的风险并简化合规性工作程序。

Ø防止数据泄密和失窃

所有业务工作实际保存、运行在数据中心的服务器，用户只能远程看到运行程序的图像，大大保证数据的安全；通过内置策略，用户无法将文件和信息保存在本地的各种设备上，防止机密数据随便被拷贝造成的泄露；

Ø防止数据丢失与损坏

所有业务数据，设计文件都统一保存在数据中心，由IT人员统一进行管理、定期备份与恢复，从而避免终端用户个人保管不当造成的数据损坏和丢失；

Ø提升桌面系统安全

虚拟桌面的操作系统是置于数据中心，相对于传统的PC，不易遭受恶意攻击。管理员可以将安全补丁可以在数据中心仅需对标准Windows映像进行安装，一次安装，所有用户的桌面都可以得到升级，将系统风险降低到最低；

Ø降低硬件风险：

当桌面硬件被其他“瘦设备”代替时，它可以通过禁止使用如USB等可移动存储设备，降低使用者偷取信息和引入计算机病毒的可能；

Ø控制用户的访问能力

管理员可以根据用户的角色和公司策略，灵活、动态地对用户进行访问能力的指派；通过后台的配置，可以做到用户按照需求获得仔细需要的服务，同时随时可以取消客户的访问能力；

1.
灵性性

使用虚拟机管理程序技术作为虚拟桌面基础结构，能够实现灵活性大为增强的体系结构。物理 PC 硬件与由 PC 交付的应用程序之间不再存在逻辑关联，管理 PC 所需的许多任务因此得以大大简化。使用这种新的体系结构，IT 部门能够更有效地管理桌面环境， 尤其是对于超出现有桌面管理工具能力范围之外的最终用户。

同时，通过安全的远程访问协议，最终用户在许可的情况下，在 任何地方都能够访问到企业中的虚拟桌面进行工作。大大的提高了业务的灵活性。

1.
提供更好的桌面体验

vDesk云桌面可为处于各个不同地点和使用各种设备的终端用户提供最佳用户体验。采用 PCoIP 的 vDesk云桌面 可适应各种终端用户网络连接，通过 LAN 和 WAN 提供高质量自定义桌面体验。用户可从包括台式机、瘦客户端或零客户端和移动设备在内的各种设备灵活地连接到自己的桌面。即使与网络断开连接，移动终端用户仍然能够访问其桌面。vDesk云桌面可为各种类型的终端用户提供最高的工作效率，提供 3D 图形呈现支持、统一通信和服务连续性（即使在出现大量数据包丢失的情形也能保持服务连续性），以及多显示器和富媒体功能。这可带来丰富的无缝用户体验，实现最高的工作效率。

1.
强大的企业级功能和稳定性

vDesk云桌面管理平台 构建在业界领先的 VMware vSphere® 虚拟化平台之上，可为虚拟桌面环境提供无与伦比的性能、可扩展性、可靠性和可用性。您的组织能够在单一通用平台上实现整个 IT基础架构的标准化，从桌面到数据中心，实现基于私有云和公共云的桌面服务。

VMware® VCenter 为 IT 环境提供了集中化管理、操作自动化、资源优化和高可用性。 基于虚拟化的分布式服务为数据中心提供了前所未有的响应能力、可维护性、效率和可靠性级别。 VCenter 允许 IT 部门：

将可用资源与预定义的业务优先事务协调起来，同时使用 VMware分布式资源调度程序优化劳动力密集型和资源密集型操作。

使用 VMotion™ 迁移运行中的虚拟机和执行无中断的 IT 环境维护。

使用 VMware HA 实现经济高效、独立于硬件和操作系统的应用程序可用性。

使用 VMware FT实现虚拟机系统的容灾，保证在物理机当机的情况下，用户的虚拟机不中断

VCenter 提供了管理任意规模的虚拟 IT 环境所需的最高级别的简便性、效率、安全性和可靠性。

1.
节能减排 绿色IT

在今天的经济气候下，绿色IT和节约成本对于任何IT组织来说都是息息相关的。节约能耗是虚拟化的早期驱动因素。自那时以来， VMware就已经开发了VMware分布式电源管理（DPM），通过把未使用的虚拟服务器处于待命状态，以减少在VMware虚拟化环境中的能源消耗。

而同时目前瘦客户端的功耗是PC的六分之一，如果在虚拟桌面环境中，采用瘦客户端作为前端设备，终端耗电量将减少83.3%。

以目前中国火电每度电产生500克二氧化碳计算，每个桌面每年将减少200公斤二氧化碳的排放。