{"id":42117,"date":"2019-03-18T00:00:00","date_gmt":"2019-03-17T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/situatsiya-virtualnye-gpu-ne-ustupayut-po-proizvoditelnosti-zheleznym-resheniyam"},"modified":"2020-02-18T13:44:55","modified_gmt":"2020-02-18T10:44:55","slug":"situatsiya-virtualnye-gpu-ne-ustupayut-po-proizvoditelnosti-zheleznym-resheniyam","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/situatsiya-virtualnye-gpu-ne-ustupayut-po-proizvoditelnosti-zheleznym-resheniyam","title":{"rendered":"Situation: Virtuelle GPUs sind in der Leistung nicht schlechter als Hardware-L\u00f6sungen","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Im Februar fand an der Stanford University eine Konferenz zum Thema Hochleistungsrechnen (HPC) statt. Vertreter von VMware berichteten, dass ein auf einem modifizierten Hypervisor ESXi basierendes System hinsichtlich der Geschwindigkeit mit Bare-Metal-L\u00f6sungen vergleichbar ist.<\/p>\n

Wir stellen die Technologien vor, die dies erm\u00f6glicht haben.<\/p>\n

\"Situation:<\/a><\/noindex><\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e Victorgrigas<\/a><\/noindex> CC BY-SA<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Leistungsproblem<\/h2>\n

\nLaut Analysten sind etwa 70 % der Arbeitslasten in Rechenzentren virtualisiert<\/a><\/noindex>. Die verbleibenden 30 % arbeiten jedoch nach wie vor auf Bare Metal ohne Hypervisor. Diese 30 % bestehen gr\u00f6\u00dftenteils aus stark belasteten Anwendungen, die beispielsweise mit dem Training von neuronalen Netzen verbunden sind und Grafikprozessoren nutzen.<\/p>\n

Experten erkl\u00e4ren diesen Trend damit, dass Hypervisoren als Zwischenablage die Leistung des gesamten Systems beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen. In Studien aus der Zeit vor f\u00fcnf Jahren findet man Daten<\/a><\/noindex> \u00fcber eine verringerte Arbeitsgeschwindigkeit von 10 %. Daher z\u00f6gern Unternehmen und Betreiber von Rechenzentren, HPC-Lasten in virtuelle Umgebungen zu migrieren.<\/p>\n

Doch die Virtualisierungstechnologien entwickeln sich weiter und verbessern sich. Auf der Konferenz vor einem Monat berichtete VMware, dass der ESXi-Hypervisor keinen negativen Einfluss auf die Leistung von GPUs hat. Die Berechnungsgeschwindigkeit kann um drei Prozent sinken, was mit den Werten von Bare Metal vergleichbar ist.<\/p>\n

Die DANE-Spezifikation ist in<\/h2>\n

\nUm die Leistung von HPC-Systemen mit Grafikprozessoren zu erh\u00f6hen, haben VMware eine Reihe von \u00c4nderungen am Hypervisor vorgenommen. Insbesondere wurde die Funktion vMotion abgeschaltet. Diese ist f\u00fcr die Lastenverteilung erforderlich und verschiebt normalerweise virtuelle Maschinen (VMs) zwischen Servern oder GPUs. Die Deaktivierung von vMotion hat dazu gef\u00fchrt, dass jeder VM nun ein bestimmter Grafikprozessor zugewiesen wird. Dies hat geholfen, die Daten\u00fcbertragungskosten zu senken.<\/p>\n

Ein weiterer Schl\u00fcsselkomponente des Systems ist die Technologie<\/a><\/noindex> DirectPath I\/O. Sie erm\u00f6glicht es dem CUDA-Treiber f\u00fcr paralleles Rechnen, direkt mit virtuellen Maschinen zu interagieren, ohne den Hypervisor zu durchlaufen. Wenn auf einem GPU mehrere VMs gleichzeitig ausgef\u00fchrt werden m\u00fcssen, kommt die L\u00f6sung GRID vGPU zum Einsatz. Sie teilt den Speicher der Karte in mehrere Segmente auf (aber die Rechenschleifen werden dabei nicht geteilt).<\/p>\n

Das Arbeitschema von zwei virtuellen Maschinen sieht in diesem Fall folgenderma\u00dfen aus:<\/p>\n

\"Situation:<\/p>\n

Ergebnisse und Prognosen<\/h2>\n

\nUnternehmen f\u00fchrte Tests durch<\/a><\/noindex> des Hypervisors, indem ein Sprachmodell auf der Basis von TensorFlow<\/a><\/noindex>. Der \"Schaden\" an der Leistung betrug nur 3-4 % im Vergleich zu Bare Metal. Im Gegenzug erhielt das System die M\u00f6glichkeit, Ressourcen je nach aktueller Last nach Bedarf zu verteilen.<\/p>\n

Der IT-Riese f\u00fchrte ebenfalls Tests durch<\/a><\/noindex> mit Containern. Die Ingenieure des Unternehmens trainierten neuronale Netze zur Bilderkennung. Dabei wurden die Ressourcen einer Grafikkarte zwischen vier Container-VMs aufgeteilt. Infolgedessen sank die Leistung der einzelnen Maschinen um 17 % (im Vergleich zu einer VM, die vollen Zugriff auf die Ressourcen der GPU hatte). Die Anzahl der pro Sekunde verarbeiteten Bilder stieg<\/a><\/noindex> auf das Dreifache. Es wird erwartet, dass solche Systeme Anwendung finden werden<\/a><\/noindex> im Bereich der Datenanalyse und Computer-Simulation.<\/p>\n

Unter den potenziellen Problemen, mit denen VMware konfrontiert sein k\u00f6nnte, sehen Experten die Komplexit\u00e4t der Anpassung von Ger\u00e4ten und Maschinenr\u00e4umen an dessen Anforderungen. Es besteht die M\u00f6glichkeit, dass die Umr\u00fcstung der Serverr\u00e4ume die potenziellen Vorteile der Implementierung \u00fcbersteigen wird. Aus diesem Grund ist Open Rack haupts\u00e4chlich auf neue Rechenzentren ausgerichtet.<\/a><\/noindex> eine recht enge Zielgruppe. Nur eine geringe Anzahl von Unternehmen arbeitet derzeit mit Hochleistungsystemen. W\u00e4hrend Statista , dass die Architektur von Open19 die gesamte Energieeffizienz des Rechenzentrums um 10 % erh\u00f6ht.<\/a><\/noindex>, dass bis 2021 bereits 94 % der Arbeitslasten weltweit virtualisiert sein werden. Laut Prognosen<\/a><\/noindex> von Analysten wird der Wert des HPC-Marktes von 32 auf 45 Milliarden Dollar in der Zeit von 2017 bis 2022 steigen.<\/p>\n

\"Situation:
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e Global Access Point<\/a><\/noindex> PD<\/i><\/p>\n

\u00c4hnliche L\u00f6sungen<\/h2>\n

\nEs gibt mehrere Alternativen, die von gro\u00dfen IT-Unternehmen wie AMD und Intel entwickelt werden.<\/p>\n

Das erste Unternehmen zur Virtualisierung von Grafikkarten bietet<\/noindex> verfolgt einen Ansatz auf der Basis von SR-IOV (Single-Root Input\/Output Virtualization). Diese Technologie erm\u00f6glicht VMs den Zugriff auf Teile der Hardware-Ressourcen des Systems. Die L\u00f6sung erlaubt es, die Grafikkarte zwischen 16 Nutzern bei gleicher Leistung der virtualisierten Systeme zu teilen.<\/p>\n

Was den zweiten IT-Riesen betrifft, basiert deren Technologie auf<\/a><\/noindex> dem Hypervisor Citrix XenServer 7. Diese kombiniert die Funktion des Standard-GPU-Treibers mit der virtuellen Maschine, was der letzteren erm\u00f6glicht, 3D-Anwendungen und Desktops auf den Ger\u00e4ten von Hunderten von Nutzern darzustellen.<\/p>\n

Die Zukunft der Technologie<\/h2>\n

\nEntwickler von virtuellen Grafikkarten setzen darauf<\/a><\/noindex> f\u00fcr die Einf\u00fchrung von KI-Systemen und das Wachstum der Beliebtheit hochleistungsf\u00e4higer L\u00f6sungen im Bereich der Gesch\u00e4ftstechnologien. Sie hoffen, dass der Bedarf an der Verarbeitung gro\u00dfer Datenmengen die Nachfrage nach vGPU erh\u00f6hen wird.<\/p>\n

Derzeit suchen die Hersteller nach M\u00f6glichkeiten, die Funktionalit\u00e4t von CPU und GPU in einem Kern zu vereinen, um die L\u00f6sung von grafikbezogenen Aufgaben, mathematischen Berechnungen, logischen Operationen und Datenverarbeitung zu beschleunigen. Das Erscheinen solcher Kerne auf dem Markt wird zuk\u00fcnftig den Ansatz zur Virtualisierung von Ressourcen und deren Verteilung zwischen Arbeitslasten in virtuellen und Cloud-Umgebungen ver\u00e4ndern.<\/a><\/noindex> Was Sie zu diesem Thema in unserem Unternehmensblog lesen k\u00f6nnen:<\/p>\n

\n\u201eWie l\u00e4uft es bei VMware\u201c: \u00dcberblick \u00fcber neue L\u00f6sungen<\/p>\n