GPU Passthrough (vDGA) στο VMware: Ένας πλήρης οδηγός

Σύνδεση μιας φυσικής GPU απευθείας σε μια εικονική μηχανή στο VMware Είναι μία από αυτές τις αλλαγές που κάνουν όλη τη διαφορά όταν εργάζεστε με μεγάλα φορτία γραφικών. IA ή τρισδιάστατη απόδοση. Η μετάβαση από μια εξομοιωμένη κάρτα γραφικών σε μια άμεση πρόσβαση μέσω passthrough (vDGA / VMDirectPath I/O) μπορεί να φέρει την απόδοση της εικονικής μηχανής πιο κοντά σε αυτήν ενός φυσικού μηχανήματος, αλλά σε αντάλλαγμα προσθέτει αρκετές απαιτήσεις και περιορισμούς που θα πρέπει να είναι πολύ σαφείς πριν από την εκκίνηση.

Επιπλέον, στο τρέχον οικοσύστημα, συνυπάρχουν διάφοροι τρόποι χρήσης της GPU σε εικονικά περιβάλλοντα: Αποκλειστική διέλευση, κοινόχρηστη vGPU και τεχνολογίες όπως BitFusion ή διαμέριση GPUΗ κατανόηση του τι κάνει το καθένα, σε ποιες περιπτώσεις ταιριάζει και πώς διαμορφώνεται στο vSphere/ESXi (και πώς σχετίζεται με παρόμοιες τεχνολογίες όπως το Hyper-V DDA) είναι το κλειδί για να μην μπούμε σε αδιέξοδο με το υλικό ή την επιλεγμένη έκδοση του hypervisor.

Τι είναι η διέλευση GPU (vDGA / VMDirectPath I/O) στο VMware;

Διέλευση GPU στο VMware, επίσης γνωστή ως vDGA ή VMDirectPath I/OΑυτή είναι μια λειτουργία κατά την οποία μια φυσική κάρτα γραφικών που είναι εγκατεστημένη στον κεντρικό υπολογιστή ESXi αντιστοιχίζεται απευθείας σε μια εικονική μηχανή. Αντί να χρησιμοποιεί έναν προσαρμογέα γραφικών που εξομοιώνεται από τον υπερεπόπτη, το λειτουργικό σύστημα guest βλέπει την GPU σχεδόν σαν να ήταν συνδεδεμένη σε μια φυσική μητρική πλακέτα.

Αυτή η συντόμευση επιτρέπει στην εικονική μηχανή να εκμεταλλευτεί όλη η ισχύς του τσιπ γραφικών, της μνήμης βίντεο και των προηγμένων λειτουργιών του όπως CUDA, OpenCL, Direct3D και OpenGL εγγενώς, με πολύ μικρή πρόσθετη επιβάρυνση από τον hypervisor. Σε εργαστηριακές δοκιμές VMware, αναφέρεται συνήθως απώλεια απόδοσης περίπου 4-5% σε σύγκριση με την εκτέλεση της ίδιας GPU σε bare metal.

Στην πράξη, η χρήση της διέλευσης GPU σημαίνει ότι Αυτή η κάρτα είναι αποκλειστικά αφιερωμένη σε μία μόνο εικονική μηχανή.Δεν υπάρχει λεπτομερής κατανομή πόρων μεταξύ πολλαπλών εικονικών μηχανών, ούτε υπάρχει κάποιο επίπεδο λογισμικού τρίτου κατασκευαστή που να έχει φορτωθεί στο ESXi για την κοινή χρήση της κάρτας γραφικών, σε αντίθεση με ό,τι συμβαίνει με λύσεις vGPU όπως π.χ. NVIDIA ΠΛΕΓΜΑ.

Είναι σημαντικό να διακρίνουμε αυτήν την προσέγγιση από άλλους τρόπους χρήσης GPU στην εικονικοποίηση, όπως π.χ. NVIDIA vGPU (κοινόχρηστη vGPU), RemoteFX/διαμέριση σε λύσεις τύπου Hyper-V ή BitFusion, τα οποία επιδιώκουν να διανείμουν μια GPU ή μια ομάδα GPU μεταξύ πολλαπλών μηχανημάτων με διαφορετικές τεχνικές εικονικοποίησης ή απομακρυσμένης ανακατεύθυνσης.

Όταν μιλάμε για vDGA στον κόσμο της VMware, ουσιαστικά περιγράφουμε αυτό άμεση ανάθεση της συσκευής PCIe της GPU στην εικονική μηχανή χρησιμοποιώντας VMDirectPath I/O, με όλα τα καλά (απόδοση) και τα κακά (κινητικότητα και περιορισμοί υψηλής διαθεσιμότητας) που αυτό συνεπάγεται.

Πλεονεκτήματα της χρήσης GPU passthrough στο vSphere

Ο κύριος λόγος για τη μετάβαση σε vDGA είναι ότι Η απόδοση των γραφικών και των υπολογιστών είναι πολύ κοντά σε αυτήν ενός φυσικού υπολογιστή.Παραλείποντας ένα μεγάλο μέρος του επιπέδου εικονικοποίησης για αυτήν τη συσκευή PCIe, τα τυπικά σημεία συμφόρησης της εξομοιωμένης GPU εξαφανίζονται και η εικονική μηχανή μπορεί να λειτουργήσει με παιχνίδια, εφαρμογές 3D ή μηχανές AI πολύ πιο ομαλά.

Αυτό είναι ιδιαίτερα αισθητό σε σενάρια όπου οι ενσωματωμένες GPU ή η προεπιλεγμένη προσομοιωμένη εικονική κάρτα γραφικών υπολείπονται κατά πολύ: Προηγμένος γραφιστικός σχεδιασμός, CAD, τρισδιάστατη μοντελοποίηση και απόδοση, επεξεργασία βίντεο, κινούμενα σχέδια και ανάπτυξη παιχνιδιώνΕίναι επίσης κρίσιμο στην εκπαίδευση μοντέλων μηχανικής μάθησης και φόρτων εργασίας τεχνητής νοημοσύνης που βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στο CUDA ή σε ισοδύναμα.

Ένα άλλο σαφές πλεονέκτημα είναι η πιο ευέλικτη χρήση του υλικού σε επίπεδο κέντρου δεδομένων. Αντί να υπάρχει ένα φυσικός σταθμός εργασίας ανά χρήστη ή ανά έργοΕίναι δυνατό να αφιερώσετε έναν αρκετά μεγάλο κεντρικό υπολογιστή ESXi σε πολλά VM, το καθένα με τη δική του GPU σε passthrough, και να πειραματιστείτε με χρονοδιαγράμματα ή αιχμή ζήτησης.

Σε ορισμένα περιβάλλοντα, ειδικά εάν υπάρχουν ήδη διαθέσιμοι διακομιστές με ελεύθερες υποδοχές PCIe, το κόστος ανά χρήστη ή ανά έργο Μπορεί να είναι λιγότερο από τη συντήρηση ενός στόλου ισχυρών φυσικών σταθμών εργασίας, ειδικά εάν η κάρτα γραφικών δεν είναι απαραίτητη 24 ώρες το 24ωρο και μπορεί να αναδιαμορφωθεί ανάλογα με τις περιόδους έντονης εργασίας.

Τέλος, υπάρχει και ένα έμμεσο όφελος όσον αφορά την ασφάλεια και τις λειτουργίες: διατηρώντας τα φόρτα εργασίας γραφικών μέσα σε απομονωμένες εικονικές μηχανέςΕάν κάτι πάει στραβά (ένα exploit, ένας προβληματικός οδηγός, μια κακή ρύθμιση παραμέτρων), είναι ευκολότερο να περιοριστεί η επίδραση, να γίνει επαναφορά σε ένα προηγούμενο στιγμιότυπο ή επαναφορά από ένα αντίγραφο ασφαλείας, εφόσον τηρούνται οι περιορισμοί του passthrough, τους οποίους θα δούμε αργότερα.

Διέλευση GPU έναντι vGPU και άλλες εναλλακτικές λύσεις

Μέσα στο οικοσύστημα VMware, υπάρχουν διάφοροι τρόποι χρήσης μιας κάρτας γραφικών και δεν περιλαμβάνουν όλοι την αποκλειστική της χρήση σε μία μόνο εικονική μηχανή. Οι πιο γνωστοί είναι: vDGA / VMDirectPath I/O, vGPU (NVIDIA GRID ή άλλες) και λύσεις απομακρυσμένης πρόσβασης/υπολογισμού όπως το BitFusion.

Στη λειτουργία άμεσης διέλευσης (vDGA), η GPU εκχωρείται αποκλειστικά σε μια εικονική μηχανήΟι υπολογιστικοί πυρήνες και η VRAM δεν είναι κοινόχρηστοι μεταξύ πολλαπλών εικονικών μηχανών (VM) και ο ρόλος του hypervisor είναι ουσιαστικά ανύπαρκτος πέρα ​​από τη δρομολόγηση της συσκευής PCIe στον guest. Είναι η πιο εύκολη στην κατανόηση επιλογή και αυτή που μοιάζει περισσότερο με έναν φυσικό διακομιστή με μια ειδική κάρτα γραφικών.

Στην προσέγγιση vGPU, εξειδικευμένο λογισμικό (για παράδειγμα NVIDIA GRID vGPU σε VMware vSphereΧειρίζεται την εικονικοποίηση της GPU σε επίπεδο ελεγκτή και εκθέτει εικονικές παρουσίες της GPU που μπορούν να αντιστοιχιστούν σε πολλαπλές εικονικές μηχανές ταυτόχρονα. Κάθε φιλοξενούμενο μηχάνημα βλέπει ένα "κομμάτι" της GPU με εγγυημένους ή κοινόχρηστους πόρους.

Οι vGPU επιτρέπουν σε πολλαπλές εικονικές επιφάνειες εργασίας ή διακομιστές να μοιράζονται μία μόνο κάρτα γραφικών, κάτι που είναι πολύ χρήσιμο σε VDI, ελαφριά, επιταχυνόμενα περιβάλλοντα γραφείου, γραφικοί σταθμοί εργασίας πρώτης γραμμής σε λιανικό εμπόριο ή φιλοξενίαή σενάρια όπου η μέγιστη χρήση γραφικών είναι άνιση μεταξύ των χρηστών. Σε αντάλλαγμα, υπάρχει κάποια επιβάρυνση και δεν επιτυγχάνεται η ίδια μέγιστη απόδοση όπως με μια ολόκληρη φυσική GPU αφιερωμένη σε μία μόνο εικονική μηχανή.

Υπάρχουν επίσης λύσεις όπως π.χ. BitFusion Flexdirect και παρόμοιες τεχνολογίεςτα οποία επιτρέπουν την κατανάλωση GPU μέσω δικτύου από διαφορετικές εικονικές μηχανές, ιδανικά για φόρτους εργασίας AI και HPC όπου η GPU λειτουργεί περισσότερο ως απομακρυσμένος υπολογιστικός πόρος παρά ως κάρτα γραφικών για το γραφικό περιβάλλον εργασίας του χρήστη.

Επιλέξτε μεταξύ vDGA, vGPU ή ενός μοντέλου απομακρυσμένης GPU Εξαρτάται από το αν χρειάζεται να αξιοποιήσετε πλήρως μια GPU για ένα μόνο μηχάνημα (passthrough), αν θέλετε να διανείμετε μια ακριβή κάρτα σε πολλούς χρήστες με μεσαίο φόρτο εργασίας (vGPU) ή αν το κλειδί είναι να ενορχηστρώσετε μια ομάδα GPU για κατανεμημένη υπολογιστική (BitFusion και παρόμοια).

Απαιτήσεις υλικού για τη χρήση vDGA σε ESXi

Πριν σχεδιάσετε μια ανάπτυξη GPU passthrough στο VMware, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το Η πλατφόρμα υλικού πληροί μια σειρά από προϋποθέσεις που ξεπερνούν την απλή «σύνδεση κάρτας γραφικών στον διακομιστή».

Πρώτον, ο επεξεργαστής και το chipset της μητρικής πλακέτας ESXi πρέπει να υποστηρίζουν εικονικοποίηση με IOMMU. σε Intel Αυτό επιτυγχάνεται μέσω του Intel VT-x plus VT-dy και μέσω της AMD μέσω AMD-V με IOMMU. Το BIOS/UEFI του διακομιστή συνήθως έχει συγκεκριμένες επιλογές για αυτό. ενεργοποίηση επεκτάσεων εικονικοποίησης της Ε/Ε.

Δεύτερον, πρέπει να ελέγξετε ότι η πλάκα στήριξης Χαρτογράφηση μνήμης MMIO πάνω από 4 GB (μερικές φορές χαρακτηρίζονται ως «Αποκωδικοποίηση άνω του 4G», «Είσοδος/Έξοδος με αντιστοίχιση μνήμης άνω του 4G» ή παρόμοια). Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό με GPU υψηλής τεχνολογίας, όπως Τέσλα, P100, V100 και ισοδύναμα, τα οποία δηλώνουν πολύ μεγάλες περιοχές μνήμης στους καταχωρητές διευθύνσεων βάσης (BAR) τους.

Ορισμένες από αυτές τις κάρτες υψηλής τεχνολογίας μπορούν να αντιστοιχιστούν περισσότερα από 16 GB χώρου MMIOΕπομένως, εκτός από το να παίζετε το BIOSΣτη συνέχεια, ορισμένες παράμετροι στις προηγμένες ρυθμίσεις της εικονικής μηχανής (VM) στο vSphere θα πρέπει να προσαρμοστούν, ώστε να μπορεί να εκκινήσει με αυτήν τη GPU χωρίς σφάλματα ανεπαρκών πόρων.

Φυσικά, η ίδια η GPU πρέπει να είναι συμβατό με την πλατφόρμα διακομιστή και να υποστηρίζεται από τον κατασκευαστή κεντρικού υπολογιστή (Dell, HPE, Lenovoκ.λπ.) όταν χρησιμοποιείται σε λειτουργία passthrough. Στην πράξη, οι περισσότερες σύγχρονες GPU PCIe λειτουργούν, αλλά συνιστάται να ελέγχετε τις λίστες συμβατότητας, ειδικά για κάρτες GRID ή πολύ νέα μοντέλα.

Απαιτήσεις λογισμικού και συμβατότητα εκδόσεων

Σε επίπεδο λογισμικού, είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι Το VMware υποστηρίζει vDGA στο vSphere 6.x και σε νεότερες εκδόσειςΩστόσο, ορισμένοι χρήστες έχουν αναφέρει συγκεκριμένα προβλήματα με ορισμένους συνδυασμούς υλικού (για παράδειγμα, GPU NVIDIA GRID σε διακομιστές Dell R720 με ESXi 6.x).

Σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι σύνηθες να εμφανίζονται σφάλματα όπως «η συσκευή χρησιμοποιείται ήδη» ή συμπτώματα που υποδηλώνουν ότι Το Passthrough σταμάτησε να λειτουργεί μετά την αναβάθμιση από ESXi 5.5 σε 6.xενώ στην πραγματικότητα πρόκειται για συγκεκριμένα σφάλματα, αλλαγές στη διαχείριση συσκευών PCI ή στα προγράμματα οδήγησης, αντί για επίσημη απόσυρση της υποστήριξης.

Το λειτουργικό σύστημα guest που θα χρησιμοποιήσει την GPU στο passthrough πρέπει να έχει επίσημοι οδηγοί κατασκευαστή εγκατεστημένοι στην εικονική μηχανή (NVIDIA, AMD, Intel), δεδομένου ότι το ESXi δεν φορτώνει κανένα συγκεκριμένο πρόγραμμα οδήγησης για αυτήν την κάρτα κατά τη χρήση του VMDirectPath I/O, ο υπερεπόπτης απλώς εκθέτει τη συσκευή στον επισκέπτη.

Επιπλέον, η εικονική μηχανή πρέπει να ρυθμιστεί για εκκίνηση σε Λειτουργία EFI ή UEFI όταν χρησιμοποιούνται GPU που δηλώνουν μεγάλες περιοχές μνήμης MMIO. Αυτή η λεπτομέρεια είναι κρίσιμη: το λανθασμένο υλικολογισμικό VM μπορεί να οδηγήσει σε βλάβες. εκκίνηση ή ότι η GPU δεν αρχικοποιείται σωστά από το φιλοξενούμενο λειτουργικό σύστημα.

Από την πλευρά του πελάτη, εάν η πρόσβαση στην εικονική μηχανή γίνεται μέσω Απομακρυσμένη επιφάνεια εργασίας (RDP ή άλλα πρωτόκολλα)Θα πρέπει να ενεργοποιηθούν οι κατάλληλες πολιτικές, ώστε το σύστημα guest να χρησιμοποιεί τον προσαρμογέα γραφικών υλικού σε απομακρυσμένες συνεδρίες και να μην κολλάει με ένα γενικό πρόγραμμα οδήγησης χωρίς επιτάχυνση.

Ρύθμιση παραμέτρων του κεντρικού υπολογιστή ESXi για χρήση της GPU σε λειτουργία διέλευσης

Το πρώτο πρακτικό βήμα είναι η προετοιμασία του Διακομιστής vSphere/ESXi για να εκθέσει την GPU ως συσκευή DirectPath I/OΑυτό περιλαμβάνει την πρόσβαση στο BIOS, τον έλεγχο του αποθέματος PCI στον κεντρικό υπολογιστή και την επισήμανση της κάρτας, ώστε να μπορεί να αντιστοιχιστεί σε εικονικές μηχανές.

Εάν η GPU απαιτεί μεγάλες περιοχές μνήμης MMIO (16 GB ή περισσότερο), θα πρέπει να αναζητήσετε στο BIOS/UEFI του διακομιστή επιλογές όπως «Αποκωδικοποίηση άνω του 4G» ή «Χειρισμός πόρων PCI 64‑bit άνω του 4G» και να τα ενεργοποιήσουν. Το συγκεκριμένο όνομα ποικίλλει ανάλογα με τον κατασκευαστή, αλλά συνήθως βρίσκεται στην ενότητα Ρύθμιση παραμέτρων PCI ή σε προηγμένους πόρους.

Μόλις ξεκινήσει το ESXi με αυτές τις ρυθμίσεις, στον πελάτη vSphere μπορείτε να μεταβείτε στον αντίστοιχο κεντρικό υπολογιστή και να αποκτήσετε πρόσβαση «Διαμόρφωση → Υλικό → Συσκευές PCI → Επεξεργασία» Για να δείτε τη λίστα με τις ανιχνευμένες συσκευές PCI, θα δείτε τις κάρτες NVIDIA, AMD ή παρόμοιες κάρτες μαζί με το υπόλοιπο υλικό PCI του διακομιστή.

Εάν η GPU δεν είναι ακόμη ενεργοποιημένη για DirectPath I/O, απλώς επιλέξτε το πλαίσιο. κουτί διέλευσης στην είσοδό σας μέσα σε αυτήν τη λίστα. Κατά την αποθήκευση των αλλαγών, το vSphere θα σας ζητήσει να επανεκκινήσετε τον κεντρικό υπολογιστή για να εφαρμόσετε τη διαμόρφωση, καθώς ο υπερεπόπτης πρέπει να κάνει κράτηση και να προετοιμάσει τη συσκευή για εκ νέου ανάθεση σε εικονικές μηχανές.

Μετά την επανεκκίνηση, κατά την επιστροφή στην ενότητα «Διαμόρφωση → Υλικό → Συσκευές PCI» Θα εμφανιστεί ένα παράθυρο με τίτλο κάτι σαν «Συσκευές DirectPath I/O PCI Διαθέσιμες σε Εικονικές Μηχανές», στο οποίο θα παρατίθενται όλες οι συσκευές που έχουν γίνει διαθέσιμες για χρήση σε εικονικές μηχανές, συμπεριλαμβανομένων των GPU και, σε πολλές περιπτώσεις, προηγμένων προσαρμογέων δικτύου όπως το Mellanox.

Προετοιμασία και ρύθμιση παραμέτρων της εικονικής μηχανής

Με τον κεντρικό υπολογιστή έτοιμο, το επόμενο βήμα είναι να δημιουργήσετε ή να προσαρμόσετε την εικονική μηχανή που θα χρησιμοποιήσει την GPU. Το πρώτο πράγμα είναι να βεβαιωθείτε ότι η εικονική μηχανή Έχει δημιουργηθεί με κατάλληλο υλικολογισμικό EFI/UEFI., ειδικά σε σενάρια με GPU υψηλής τεχνολογίας και υψηλό MMIO.

Στο πρόγραμμα-πελάτη vSphere, απλώς επιλέξτε την εικονική μηχανή, μεταβείτε στη διεύθυνση «Επεξεργασία ρυθμίσεων → Επιλογές εικονικής μηχανής → Επιλογές εκκίνησης» και επαληθεύστε ότι έχει επιλεγεί "EFI" ή "UEFI" στο πεδίο "Firmware". Εάν δεν είναι, θα πρέπει να αλλάξει (και σε ορισμένες περιπτώσεις, η εικονική μηχανή ή το λειτουργικό σύστημα θα πρέπει να δημιουργηθεί ξανά εάν δεν υποστηρίζει αυτήν την εναλλαγή εν ώρα λειτουργίας).

Όταν χρησιμοποιείτε passthrough με κάρτες που αντιστοιχούν σε περισσότερα από 16 GB χώρου MMIO, συνιστάται να προσαρμόσετε ορισμένες προηγμένες παραμέτρους στη διαμόρφωση της εικονικής μηχανής, προσβάσιμες από «Επεξεργασία Ρυθμίσεων → Επιλογές VM → Για προχωρημένους → Παράμετροι Διαμόρφωσης → Επεξεργασία Διαμόρφωσης»Εκεί μπορείτε να προσθέσετε κλειδιά που σχετίζονται με το pciPassthru για να ελέγχετε τον τρόπο δέσμευσης του χώρου διευθύνσεων.

Συγκεκριμένα, η χρήση του 64-bit MMIO είναι συνήθως ενεργοποιημένη και ορίζεται ένα μέγεθος για αυτήν την περιοχή, το οποίο υπολογίζεται από Πόσες GPU υψηλής τεχνολογίας θα εκχωρηθούν στην εικονική μηχανή;Ο εμπειρικός κανόνας είναι συνήθως να πολλαπλασιάζετε το 16 με τον αριθμό των GPU και να στρογγυλοποιείτε το αποτέλεσμα στην επόμενη δύναμη του δύο (για παράδειγμα, δύο τέτοιες GPU θα κατέληγαν με 64 GB MMIO 64-bit).

Μετά την προσαρμογή αυτών των παραμέτρων, εκτελείται η εγκατάσταση ή επαληθεύεται ότι Το λειτουργικό σύστημα guest υποστηρίζει EFI/UEFI και είναι ικανό να χειριστεί το μέγεθος μνήμης και την GPU που αφορά.Σε αυτό το σημείο, η κάρτα γραφικών δεν έχει ακόμη συνδεθεί με την εικονική μηχανή. Το περιβάλλον απλώς προετοιμάζεται έτσι ώστε, όταν συνδεθεί, όλα να ξεκινήσουν χωρίς σφάλματα λόγω έλλειψης πόρων ή ασύμβατου υλικολογισμικού.

Αντιστοίχιση της GPU στην εικονική μηχανή χρησιμοποιώντας VMDirectPath I/O

Μόλις ο κεντρικός υπολογιστής έχει επισημάνει την GPU ως διαθέσιμη για DirectPath I/O και η εικονική μηχανή έχει ρυθμιστεί σωστά, ήρθε η ώρα να συσχετίστε φυσικά την κάρτα με αυτήν την εικονική μηχανήΑυτό το βήμα πρέπει να γίνει με την εικονική μηχανή εντελώς απενεργοποιημένη.

Από το πρόγραμμα-πελάτη vSphere, επιλέξτε την εικονική μηχανή και εισαγάγετε «Επεξεργασία ρυθμίσεων» για να ελέγξετε το εικονικό υλικόΣτη λίστα συσκευών, μπορείτε να κάνετε κλικ στην επιλογή "Προσθήκη νέας συσκευής" και να επιλέξετε "Συσκευή PCI" εάν η GPU δεν περιλαμβάνεται ήδη στη λίστα. Στη συνέχεια, επιλέξτε τη συσκευή PCI που αντιστοιχεί στην κάρτα γραφικών (για παράδειγμα, την κάρτα NVIDIA ή AMD που εντοπίστηκε στον κεντρικό υπολογιστή).

Όταν αποθηκευτεί η διαμόρφωση, η εικονική μηχανή θα εμφανίσει κάτι τέτοιο στο υλικό της «Συσκευή PCI 0» που σχετίζεται με τη συγκεκριμένη GPUΑπό αυτό το σημείο και μετά, όταν ξεκινήσει το λειτουργικό σύστημα guest, θα βλέπει έναν επιπλέον προσαρμογέα PCIe που αντιστοιχεί στην φυσική κάρτα γραφικών.

Είναι απαραίτητο η εικονική μηχανή να έχει έχει δεσμεύσει όλη τη μνήμη που του έχει διατεθείΣτο vSphere, αυτό διαμορφώνεται στην ενότητα "Επεξεργασία ρυθμίσεων → Εικονικό υλικό → Μνήμη", ορίζοντας την τιμή "Δέσμευση" στην ποσότητα μνήμης RAM που έχει διαμορφωθεί για την εικονική μηχανή. Χωρίς αυτήν την πλήρη δέσμευση, η διέλευση PCI ενδέχεται να αποτύχει ή να αντιμετωπίσει περιοδικά προβλήματα.

Αφού ενεργοποιήσετε την εικονική μηχανή, σε ένα σύστημα Linux Η παρουσία της GPU μπορεί να επαληθευτεί με εντολές τύπος lspci | grep nvidia, ενώ στα Windows θα εμφανίζεται στην ενότητα "Προσαρμογείς οθόνης" στο Διαχείριση συσκευώνΕίναι φυσιολογικό να βλέπετε τόσο τον προσαρμογέα γραφικών με εξομοίωση VMware όσο και την ειδική φυσική GPU.

Το τελευταίο βήμα είναι να εγκαταστήσετε τα ακόλουθα στη συσκευή guest: οδηγοί Υπάλληλοι κατασκευαστών GPU, ληφθεί από τους ιστότοπους της NVIDIA, της AMD ή της Intel, αποφεύγοντας να βασίζεστε σε γενικά προγράμματα οδήγησης ή σε αυτά που παρέχονται Το windows Updateτα οποία ενδέχεται να μην είναι βελτιστοποιημένα για σενάρια διέλευσης.

Περιορισμοί και δυνατότητες του vSphere που δεν λειτουργούν με το vDGA

Η πλευρά Β του GPU passthrough στο VMware είναι αυτή Αρκετά προηγμένα χαρακτηριστικά της πλατφόρμας χάνονται αφιερώνοντας μια φυσική συσκευή απευθείας σε μια εικονική μηχανή. Αυτό είναι το τίμημα που πρέπει να πληρώσετε για αυτήν την σχεδόν εγγενή απόδοση.

Η πρώτη μεγάλη θυσία είναι vMotion και DRSΜια εικονική μηχανή με GPU σε λειτουργία διέλευσης δεν μπορεί να μετεγκατασταθεί σε άλλον κεντρικό υπολογιστή, επειδή η κάρτα είναι φυσικά κλειδωμένη στον αρχικό διακομιστή. Δεν μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν αυτοματοποιημένες πολιτικές εξισορρόπησης φορτίου που περιλαμβάνουν τη μετακίνηση της εικονικής μηχανής μεταξύ κεντρικών υπολογιστών στο σύμπλεγμα.

Χαρακτηριστικά όπως Παραδοσιακά στιγμιότυπα ή ορισμένοι μηχανισμοί υψηλής διαθεσιμότητας για τη συγκεκριμένη εικονική μηχανή. Επειδή βασίζεται σε πολύ συγκεκριμένο φυσικό υλικό, η δυνατότητα παγώματος και επαναφοράς σύνθετων καταστάσεων διακυβεύεται.

Μια άλλη πτυχή που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ότι, σε αυτήν τη λειτουργία, Η GPU δεν είναι κοινόχρηστη μεταξύ πολλαπλών εικονικών μηχανών (VM)Εάν απαιτούνται πολλαπλοί επιτραπέζιοι υπολογιστές ή διακομιστές με επιτάχυνση γραφικών στον ίδιο υπολογιστή, θα απαιτείται μία κάρτα ανά εικονική μηχανή ή, εναλλακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μοντέλο vGPU όπου η κάρτα είναι εικονικοποιημένη σε πολλαπλές παρουσίες.

Από την πλευρά της υποστήριξης, ενδέχεται να υπάρχουν συγκεκριμένες περιπτώσεις όπου Ορισμένοι συνδυασμοί υλικού και προγραμμάτων οδήγησης μπορούν να προκαλέσουν προβλήματαΌπως έχουν παρατηρήσει ορισμένοι χρήστες κατά την αναβάθμιση σε ESXi 6.x με κάρτες NVIDIA GRID σε συγκεκριμένους διακομιστές (π.χ., Dell R720), συνιστάται να ανατρέξετε στην τεκμηρίωση του κατασκευαστή της VMware και της GPU σε αυτά τα σενάρια και να ανοίξετε περιπτώσεις υποστήριξης, εάν είναι απαραίτητο.

Τέλος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι ορισμένες τεχνολογίες ή υπηρεσίες που αλληλεπιδρούν με γραφικά, όπως π.χ. απομακρυσμένες επιφάνειες εργασίας, υποσυστήματα Linux στα Windows ή προηγμένες λειτουργίες του λειτουργικού συστήματοςΜπορούν να επηρεάσουν ή να προκαλέσουν σφάλματα "Code 43" σε προγράμματα οδήγησης NVIDIA, εάν εντοπίσουν ότι εργάζεστε μέσα σε μια εικονική μηχανή με διέλευση GPU.

Διέλευση GPU σε άλλους υπερεπόπτες: παράλληλα με το Hyper-V

Αν και η έμφαση εδώ δίνεται στο VMware, αξίζει να κατανοήσουμε πώς άλλοι υπερεπόπτες (για παράδειγμα εικονικοποίηση με KVM και virt-manager) αντιμετωπίζουν την ίδια ανάγκη εκχώρησης μιας φυσικής GPU σε μια εικονική μηχανήεπειδή η ορολογία και τα εργαλεία αλλάζουν, αλλά η υποκείμενη ιδέα είναι παρόμοια.

Στο Hyper-V, το αντίστοιχο του VMware VMDirectPath I/O είναι το άμεση ανάθεση συσκευών χρησιμοποιώντας DDA (Διακριτή Ανάθεση Συσκευής)Αυτή η τεχνική επιτρέπει την αντιστοίχιση μιας συγκεκριμένης συσκευής PCIe, όπως μια GPU ή NVMe, απευθείας μέσα σε μια εικονική μηχανή των Windows, με επίπεδο ελέγχου και απόδοσης παρόμοιο με το passthrough στο ESXi.

Παλαιότερες εκδόσεις του Windows Server χρησιμοποιούσαν αυτήν την τεχνολογία RemoteFX για να προσφέρει εικονικοποίηση GPU και να μοιράζεται μια κάρτα γραφικών μεταξύ πολλαπλών εικονικών μηχανών. Με El tiempoΛόγω ζητημάτων ασφαλείας και περιορισμών στην απόδοση (όπως το όριο 1GB VRAM ανά VM και τα 30 FPS), η Microsoft απέσυρε το RemoteFX και άφησε το DDA ως την κύρια διαδρομή για σενάρια αποκλειστικής GPU.

Στα Windows 10 και Windows 11Ειδικά με ορισμένες συλλογές, έχει εμφανιστεί υποστήριξη για Διαμέριση GPU και επαναχρησιμοποιούμενοι μηχανισμοί από WSL2 και Windows SandboxΩστόσο, η διαμόρφωσή του συνήθως περιλαμβάνει πολύπλοκα σενάρια και αντιγραφή προγραμμάτων οδήγησης από τον κεντρικό υπολογιστή στον επισκέπτη, κάτι που δεν είναι τόσο απλό όσο η ανάθεση μιας συσκευής στο vSphere.

Η γνώση αυτών των εναλλακτικών μας επιτρέπει να δούμε ότι Η φιλοσοφία της προσφοράς σχεδόν εγγενούς πρόσβασης στην GPU μέσω ενός άμεσου καναλιού PCIe Είναι κοινό σε αρκετούς hypervisors, αν και ο καθένας έχει τις δικές του αποχρώσεις, εντολές και περιορισμούς συμβατότητας.

Αυτό το ολόκληρο οικοσύστημα passthrough, vGPU και DDA καταδεικνύει ότι, σωστά διαμορφωμένο και με το σωστό υλικό, Είναι απολύτως εφικτό να χρησιμοποιείτε ισχυρές GPU εντός εικονικές μηχανές για παραγωγή Για φόρτους εργασίας που κυμαίνονται από απαιτητικούς επιτραπέζιους υπολογιστές γραφικών έως τεχνητή νοημοσύνη και HPC, πάντα υποθέτοντας ότι θα πρέπει να εγκαταλείψετε ορισμένες ευκολίες της παραδοσιακής εικονικοποίησης και να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή στα προγράμματα οδήγησης, τις εκδόσεις hypervisor και την υποστήριξη του κατασκευαστή GPU.