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國內云計算的缺失環(huán)節(jié):GPU并行計算

2014-04-25 09:22:54   作者:青島五脈泉信息有限公司技術主管 祁海江   來源:通信世界網(wǎng)   評論:0  點擊:


  云計算特有的優(yōu)點和巨大的商業(yè)前景,讓其成為了近年來的IT界最熱門詞匯之一。當然,這也與中國移動互聯(lián)網(wǎng)的繁榮緊密相關,它們需要有相應的云計算服務作為支撐。但本文作者祁海江結合自身的經(jīng)驗,對國內目前的云計算服務進行觀察后認為,國內云服務商多數(shù)采用過于簡單粗放的“遠程機房+移動大硬盤”模式,不能滿足并行圖形處理的計算需求,“應盡快認清技術潮流,整合前沿計算工具,以便推進云GPU并行計算服務。”那么云GPU并行計算服務有多重要?作者在文中作了深入淺出的解讀,字里行間也能一窺國內云服務的夸大與事實上的落后現(xiàn)狀。

  很長時間以來,云計算成了一個熱鬧詞匯。那么到底什么是云計算呢?它本質上是一種社會智力資源的共享,通過云端的技術封包,降低了難度門檻,使得更多用戶可以采用的一種“很難很先進”的技術。

  這種技術可以應用到什么地方呢?我們看到現(xiàn)在中國的移動互聯(lián)新經(jīng)濟高度繁榮,這就需要有相應技術高度的云計算服務作為龍骨支撐。但現(xiàn)在中國的云服務商多數(shù)采用過于簡單粗放的“遠程機房+移動大硬盤”模式,不能滿足并行圖形處理的計算需求。按照當今計算技術的趨向看——“視頻音圖+3D+規(guī)模機器學習+大數(shù)據(jù)分析=》高強度計算任務=》云GPU并行運算”,運營商應盡快認清技術潮流,整合前沿計算工具,以便推進云GPU并行計算服務。這是因為:

  1. 現(xiàn)行的圖形、圖像及3D計算在各種視頻游戲、電影產(chǎn)業(yè)、工業(yè)設計、醫(yī)療成像、空間探索、遠程通訊等方面有著廣泛的應用。

  隨著計算機技術的發(fā)展,人們對圖形和圖像的處理要求也越來越高,尤其現(xiàn)在興起的3D技術,使圖形圖像處理和3D計算已經(jīng)應用到了各種視頻游戲,電影產(chǎn)業(yè),醫(yī)療成像,空間探索,遠程通信等各個方面。

  現(xiàn)在風靡的大型3D游戲,諸如《使命召喚》《極品飛車》等,這些游戲畫面逼真,3D特效強烈,所以要求計算機對圖形圖像的處理能力要求也非常高。2010年放映的電影《阿凡達》開創(chuàng)了動畫形象代替了演員的3D電影的先河,它完美的運用了3D立體畫面的創(chuàng)造了逼真的效果使畫面美輪美奐。在工業(yè)設計上,有很多廣為人們熟知的3D處理軟件,例如AutoCAD,Maya,SolidWorks等知名軟件。在醫(yī)療成像方面,3D/4D立體成像技術,使醫(yī)護人員可以獲得從傳統(tǒng)平面顯示無法捕捉到的信息數(shù)據(jù),能夠360度全方位立體讀取影像信息,為臨床診斷提供了更豐富、精準的影像資料,大幅度降低了對病灶的漏診,提高了診療質量,必將掀起醫(yī)療影像信息處理的一次技術革命。

  伴隨著IT互聯(lián)網(wǎng)以及手持終端的發(fā)展和普及,要處理的數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長,手機上也出現(xiàn)了3D游戲的發(fā)展趨勢,這些都對數(shù)據(jù)圖像和3D計算提出了更多的需求。

  由此看來,目前對圖形圖像以及3D計算的巨大需求,已經(jīng)要求計算機需要具備強大的3D建模能力,然而CPU的串行處理能力遠不能滿足高效的處理圖像以及3D計算的能力,因此并行計算技術的使用日益廣泛。

  2. 以美國NVIDIA公司圖形顯示卡的CUDA運算包為代表的GPU并行運算技術,已成為工作站、服務器、個人電腦的標準組件。

  GPU是電腦圖形顯示卡上負責圖像運算工作的微處理器。著名的顯示卡公司NVIDIA為其主流顯卡產(chǎn)品設計了專門的GPU并行計算工具包,稱之為CUDA(Compute Unified Device Architecture,統(tǒng)一計算架構)。

  以GeForce 8800 GTX為例,其核心擁有128個內處理器。利用CUDA技術,就可以將那些內處理器串通起來,成為線程處理器去解決數(shù)據(jù)密集的計算。而各個內處理器能夠交換、同步和共享數(shù)據(jù)。利用NVIDIA的C-編譯器,通過驅動程序,就能利用這些功能。亦能成為流處理器,讓應用程序利用進行運算。GeForce 8800 GTX顯示卡的運算能力可達到520GFlops,如果建設SLI系統(tǒng),就可以達到1TFlops.

  有軟件廠商利用CUDA技術,研發(fā)了一個Adobe Premiere Pro的插件。通過插件,用戶就可以利用顯示核心去加速H.264/MPEG-4 AVC的編碼速度。速度是單純利用CPU作軟件加速的7倍左右。

  NVIDIA從所有基于G80及之后架構的民用與專業(yè)顯卡或運算模塊皆支持CUDA技術。整體運算能力比單純利用CPU的速度提高7倍甚至更高。Tesla GPU是針對工作站和服務器的加速器,與消費級顯卡和專業(yè)圖形卡相比,具有完整的雙精度浮點運算性能,具備雙DMA引擎可滿足雙向PCIe通信,板載內存達到12G(Tesla K40 GPU),具有專門的 Linux 補丁、InfiniBand 驅動程序以及 CUDA 驅動程序,針對 Windows 操作系統(tǒng)的 CUDA 驅動程序可實現(xiàn)更高性能,TCC 驅動程序可減少 CUDA 內核的系統(tǒng)總開銷并支持遠程桌面 (Windows Remote Desktop) 以及 Windows 服務。

  3.以CUDA為代表的GPU并行計算技術,在多個領域已發(fā)揮重要作用

  · 在科研界,CUDA應用廣泛。例如,CUDA現(xiàn)已能夠對AMBER進行加速。AMBER是一款分子動力學模擬程序,全世界在學術界與制藥企業(yè)中有超過60,000名研究人員使用該程序來加速新藥的探索工作。

  · 在金融市場,Numerix以及CompatibL針對一款全新的對手風險應用程序發(fā)布了CUDA支持并取得了18倍速度提升。Numerix為近400家金融機構所廣泛使用。

  在消費級市場上,幾乎每一款重要的消費級視頻應用程序都已經(jīng)使用CUDA加速或很快將會利用CUDA來加速,其中不乏Elemental Technologies公司、MotionDSP公司以及LoiLo公司的產(chǎn)品。

  4.NVIDIA公司非常重視GPU并行計算在云服務器上的嫁接,美國已有數(shù)家云服務商提供GPU并行的云計算服務。

  · 2009年10月20日,NVIDIA與Mental images聯(lián)合推出一款基于云計算的高端服務器——RealityServer.

  · 2012年5月17日,NVIDIA推出利用GPU加速云計算技術。

  · 2012年10月17日,NVIDIA推出了首款云計算虛擬GPU加速平臺——VGX K2.

  · 2013年GTC大會上,NVIDIA帶來了在云計算領域最新的產(chǎn)品服務器平臺——NVIDIA GRID.

  隨后幾年時間里,美國多家服務器廠商推出了各自的基于GPU并行計算的云服務平臺,F(xiàn)在提供GPU云計算的服務提供商主要有Amazon,Nimbix,Peer 1 Hosting.

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