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NVIDIA虚拟GPU技术推动北汽集团汽车研究院IT设计平台革新
2018-07-12 11:02:46· 来源：英伟达NVIDIA企业解决方案
北汽集团汽车研究院是中国著名的汽车设计研发机构，成立12年来，研究院使用IT设计平台立项研发车型20多个，正在研发的车型有10余款多。
北汽集团汽车研究院是中国著名的汽车设计研发机构，成立12年来，研究院使用IT设计平台立项研发车型20多个，正在研发的车型有10余款多。
诸多挑战亟需技术改变
随着全院业务和计算机数量的增加，数据交换越来越频繁，原有的落后的数据交互方式给研究院带来新的挑战。
第一，工作效率亟待提升，由于研究院采用研发网与办公网物理隔离的方式，研发设计工程师需要在两个网络之间，通过两台计算机来回切换工作任务，很多项目管理任务由于网络的隔断，无法实现对相关文件的直接编辑、操作、审批。
第二，IT成本居高不下，研发网工程师全部使用图形工作站，一些高配置工作站资源利用率不高导致硬件投资较大、维护成本也高，尤其是一些正版软件的许可协议绑定在物理CPU或CPU核心之上，物理CPU越多应用软件的资金成本就越高。
第三，数据安全仍存隐忧，虽然采用了网络隔离的方式控制数据外泄，但是一些研发数据散布在研发网内的工作站本地硬盘之中，即使采取了一些技术手段来加强数据保护，数据安全问题依然存有隐患，例如：非正常启用USB等外部接口、网线对接拷贝数据、通过改名隐藏拷贝、硬盘或主机丢失等均会导致数据泄密。
GPU虚拟化三位一体推动IT设计平台革新
为应对上述挑战，北汽集团汽车研究院通过虚拟化方案，以提效率、降成本、保安全三位一体的方式，快速推动IT设计终端平台的革新。
首先，通过实施应用虚拟化、桌面虚拟化、GPU虚拟化，安全打通研发与办公网连接，解决了研发网用户浏览互联网、邮件、简单处理外来工程文件的需求，同时解决了办公网用户无缝切入研发网对PDM项目设计管理文件）读取和编辑研发数据的问题。
其次，实施GPU虚拟化方案，通过引入NVIDIA GRID K2产品将工作站的图形处理能力集中到数据中心的GPU虚拟服务资源池中，利用GPU虚拟化全面减少终端工作站数量和设计工作站CPU数量，进而减少工作站的硬件配置和维护成本，还有设计软件的正版软件许可协议费用。
最后，在GPU虚拟化后，通过文件加密外发方式，增强对研发网和办公网终端的安全及数据保护，更为重要的是，研发数据不存储于工作站或PC机硬盘，有效保证了研发环境的纯洁性，既避免了病毒、木马的干扰，也消除了人为拷贝的泄密风险。
GPU虚拟化提升产品设计效率
对于高级设计任务，通过GPU虚拟化，1块GRID K2可以同时支持4个设计人员的图形处理任务，让他们获得相当于“配置了NVIDIA Quadro K4000显卡工作站”的图形处理能力。
在完成更为核心化的高级设计任务过程中，GRID K2可以再上层楼，为研发网内的设计人员提供与“配置了NVIDIA Quadro K5000显卡工作站”相当的图形处理能力，为设计任务提供1536个CUDA核心、2.166 TFLOPs的单精度浮点计算能力、内存传送速度可达174 GB/s。可以看出，NVIDIA GRID K2在GPU虚拟化服务中，可以做到“战时多兵出击、谋时将帅合力”，真正通过GPU虚拟化实现了GPU资源的动态调配。
如虎添翼：效率、安全和收益提升
在工作效率与数据安全方面，北京汽车研究院做到了两全齐美，将研发网与办公网进行了合理融合。一方面利用NVIDIA GRID K2的GPU虚拟化方案让所有终端设备可以获得高品质的图形处理能力，让设计效率和IT资源利用率获得提升；另一方面通过Citrix ICA（Citrix Independent Computing Architecture）位图流协议只传递显示键盘信号、鼠标信号，不传递数据文件，有效保障了研发网内设计图纸等关键数据的安全。
在投资回报方面，北京汽车研究院实现了直接收益和间接收益的双丰收。在直接收益方面，未来三年北京汽车研究院可通过不断扩建研发网GPU虚拟化主机群，逐步减少图形工作站的购买量，经过估算，大约可以节省工作站直接投资516万元、机房电费390万元，总计超过900万元。在间接收益方面，北京汽车研究院的无形增值投资回报非常之高，例如：GPU虚拟化方案全面实施后，北京汽车研究院在减少了物理CPU数量、在全面降低维护成本的同时，也减少了部分正版软件许可协议费用；再例如：IT设备利用率大为提升，北京汽车研究院规定，GPU虚拟化主机群在夜间、周末系统闲置时可用于CAE高性能计算，从而进一步提高了设备利用率，加快了CAE部门的工作效率。
总体来说，引入基于NVIDIA GRID K2的GPU虚拟化方案，北京汽车研究院快速提升了工作效率，解决了成本居高不下、机密数据安全保障的核心问题，无论是直接的投资回报还是间接的投资回报均处于较高水平。
诸多挑战亟需技术改变
随着全院业务和计算机数量的增加，数据交换越来越频繁，原有的落后的数据交互方式给研究院带来新的挑战。
第一，工作效率亟待提升，由于研究院采用研发网与办公网物理隔离的方式，研发设计工程师需要在两个网络之间，通过两台计算机来回切换工作任务，很多项目管理任务由于网络的隔断，无法实现对相关文件的直接编辑、操作、审批。
第二，IT成本居高不下，研发网工程师全部使用图形工作站，一些高配置工作站资源利用率不高导致硬件投资较大、维护成本也高，尤其是一些正版软件的许可协议绑定在物理CPU或CPU核心之上，物理CPU越多应用软件的资金成本就越高。
第三，数据安全仍存隐忧，虽然采用了网络隔离的方式控制数据外泄，但是一些研发数据散布在研发网内的工作站本地硬盘之中，即使采取了一些技术手段来加强数据保护，数据安全问题依然存有隐患，例如：非正常启用USB等外部接口、网线对接拷贝数据、通过改名隐藏拷贝、硬盘或主机丢失等均会导致数据泄密。
GPU虚拟化三位一体推动IT设计平台革新
为应对上述挑战，北汽集团汽车研究院通过虚拟化方案，以提效率、降成本、保安全三位一体的方式，快速推动IT设计终端平台的革新。
首先，通过实施应用虚拟化、桌面虚拟化、GPU虚拟化，安全打通研发与办公网连接，解决了研发网用户浏览互联网、邮件、简单处理外来工程文件的需求，同时解决了办公网用户无缝切入研发网对PDM项目设计管理文件）读取和编辑研发数据的问题。
其次，实施GPU虚拟化方案，通过引入NVIDIA GRID K2产品将工作站的图形处理能力集中到数据中心的GPU虚拟服务资源池中，利用GPU虚拟化全面减少终端工作站数量和设计工作站CPU数量，进而减少工作站的硬件配置和维护成本，还有设计软件的正版软件许可协议费用。
最后，在GPU虚拟化后，通过文件加密外发方式，增强对研发网和办公网终端的安全及数据保护，更为重要的是，研发数据不存储于工作站或PC机硬盘，有效保证了研发环境的纯洁性，既避免了病毒、木马的干扰，也消除了人为拷贝的泄密风险。
GPU虚拟化提升产品设计效率
对于高级设计任务，通过GPU虚拟化，1块GRID K2可以同时支持4个设计人员的图形处理任务，让他们获得相当于“配置了NVIDIA Quadro K4000显卡工作站”的图形处理能力。
在完成更为核心化的高级设计任务过程中，GRID K2可以再上层楼，为研发网内的设计人员提供与“配置了NVIDIA Quadro K5000显卡工作站”相当的图形处理能力，为设计任务提供1536个CUDA核心、2.166 TFLOPs的单精度浮点计算能力、内存传送速度可达174 GB/s。可以看出，NVIDIA GRID K2在GPU虚拟化服务中，可以做到“战时多兵出击、谋时将帅合力”，真正通过GPU虚拟化实现了GPU资源的动态调配。
如虎添翼：效率、安全和收益提升
在工作效率与数据安全方面，北京汽车研究院做到了两全齐美，将研发网与办公网进行了合理融合。一方面利用NVIDIA GRID K2的GPU虚拟化方案让所有终端设备可以获得高品质的图形处理能力，让设计效率和IT资源利用率获得提升；另一方面通过Citrix ICA（Citrix Independent Computing Architecture）位图流协议只传递显示键盘信号、鼠标信号，不传递数据文件，有效保障了研发网内设计图纸等关键数据的安全。
在投资回报方面，北京汽车研究院实现了直接收益和间接收益的双丰收。在直接收益方面，未来三年北京汽车研究院可通过不断扩建研发网GPU虚拟化主机群，逐步减少图形工作站的购买量，经过估算，大约可以节省工作站直接投资516万元、机房电费390万元，总计超过900万元。在间接收益方面，北京汽车研究院的无形增值投资回报非常之高，例如：GPU虚拟化方案全面实施后，北京汽车研究院在减少了物理CPU数量、在全面降低维护成本的同时，也减少了部分正版软件许可协议费用；再例如：IT设备利用率大为提升，北京汽车研究院规定，GPU虚拟化主机群在夜间、周末系统闲置时可用于CAE高性能计算，从而进一步提高了设备利用率，加快了CAE部门的工作效率。
总体来说，引入基于NVIDIA GRID K2的GPU虚拟化方案，北京汽车研究院快速提升了工作效率，解决了成本居高不下、机密数据安全保障的核心问题，无论是直接的投资回报还是间接的投资回报均处于较高水平。
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