構(gòu)建新一代3D網(wǎng)絡(luò)!GPU云計(jì)算應(yīng)用解析

    泡泡網(wǎng)顯卡頻道11月6日 近年來(lái)“云計(jì)算”這個(gè)名詞的出現(xiàn)頻率越來(lái)越高，就連我們?nèi)粘?yīng)用中再也普通不過(guò)的輸入法居然也有云計(jì)算版本，不由得讓人感慨，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度實(shí)在太快，云計(jì)算已經(jīng)開(kāi)始走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)了。

● 何為云計(jì)算？

    首先舉個(gè)形象一點(diǎn)例子：以往我們喝水都是家家戶(hù)戶(hù)各自打一個(gè)井，然后通過(guò)小水泵抽地下水，如果只抽一小桶水的話(huà)又浪費(fèi)電又浪費(fèi)水，所以一般還需要大水缸儲(chǔ)水，至今我國(guó)農(nóng)村還是這種取水方式；而城市中則是由自來(lái)水公司使用多臺(tái)大水泵統(tǒng)一抽水，然后經(jīng)過(guò)凈化、消毒、軟化等處理之后，通過(guò)自來(lái)水管網(wǎng)絡(luò)輸送給千家萬(wàn)戶(hù)，居民使用起來(lái)又便宜又方便。

    云計(jì)算就是這個(gè)道理，它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通，就像水、電、煤氣、暖氣一樣，取用方便，費(fèi)用低廉。最大的不同在于，它是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)模皇歉鞣N管道。

    云計(jì)算的定義：指服務(wù)的交付和使用模式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)。這種資源池稱(chēng)為“云”。“云”是一些可以自我維護(hù)和管理的虛擬計(jì)算資源，通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、寬帶資源等等。云計(jì)算將所有的計(jì)算資源集中起來(lái)，并由軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理，無(wú)需人為參與。這使得應(yīng)用提供者無(wú)需為繁瑣的細(xì)節(jié)而煩惱，能夠更加專(zhuān)注于自己的業(yè)務(wù)，有利于創(chuàng)新和降低成本。

　　云計(jì)算是并行計(jì)算(Parallel Computing)、分布式計(jì)算(Distributed Computing)和網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算是虛擬化(Virtualization)、效用計(jì)算(Utility Computing)、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、SaaS(軟件即服務(wù))等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。

    Google文檔是最簡(jiǎn)單、最普及的云計(jì)算應(yīng)用，我們可以徹底拋棄Office類(lèi)辦公軟件，直接在瀏覽器中新建文檔、編輯內(nèi)容、處理數(shù)據(jù)，所有的操作都是由Google服務(wù)器計(jì)算，資料也都保存在服務(wù)器上，與同事朋友分享時(shí)只需發(fā)一個(gè)URL即可，再也不用擔(dān)心忘帶U盤(pán)或者忘拷文件之類(lèi)的事件了。

Google文檔記錄評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)比Excel方便很多

● GPU 3D云計(jì)算時(shí)代來(lái)臨

    此前的種種云計(jì)算，都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸CPU的運(yùn)算能力，為客戶(hù)端返回計(jì)算結(jié)果或者文件；而GPU云計(jì)算則偏重于圖形渲染運(yùn)算或大規(guī)模并行計(jì)算，為客戶(hù)端傳送逼真的2D圖形或3D圖像：

    當(dāng)客戶(hù)端(網(wǎng)絡(luò)終端)發(fā)出請(qǐng)求后，服務(wù)器按照要求渲染出高品質(zhì)的圖像發(fā)送回來(lái)、或者將3D動(dòng)作以在線(xiàn)流媒體的形式傳輸回來(lái)。對(duì)于客戶(hù)端來(lái)說(shuō)雖然不是實(shí)時(shí)渲染，但只要網(wǎng)速足夠，那就能保證最終的顯示效果。

    3D云計(jì)算最大的好處就是對(duì)客戶(hù)端系統(tǒng)配置的要求大大降低，圖形性能很差的老電腦或上網(wǎng)本都可以使用，帶有Wifi或3G網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行各種3D應(yīng)用甚至玩游戲，這在以往是不敢想象的。

    云計(jì)算是網(wǎng)絡(luò)多元化發(fā)展的一種趨勢(shì)，隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷升級(jí)，靜態(tài)頁(yè)面已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)和用戶(hù)的需要，2D交互式界面有很大的局限性，網(wǎng)頁(yè)游戲、Flash游戲等類(lèi)似應(yīng)用所帶來(lái)的用戶(hù)體驗(yàn)與時(shí)代發(fā)展脫節(jié)。

    NVIDIA與mental images公司攜手推出的RealityServer就是專(zhuān)門(mén)針對(duì)3D云計(jì)算而設(shè)計(jì)，NVIDIA的Tesla GPU提供強(qiáng)大的運(yùn)算資源，mental images提供照片級(jí)逼真渲染服務(wù)，通過(guò)基于CUDA的GPU渲染，為企業(yè)構(gòu)建完整的云計(jì)算平臺(tái)及解決方案。

    數(shù)十顆甚至上百顆GPU強(qiáng)大的運(yùn)算能力是毋庸置疑的，但光有硬件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，RealityServer 3.0就是這樣一種軟件，能夠以照片級(jí)的質(zhì)量為任何聯(lián)網(wǎng)設(shè)備渲染高度復(fù)雜的3D模型，支持?jǐn)?shù)千個(gè)并發(fā)用戶(hù)的需求。

    由于采用的是WEB傳輸協(xié)議，因此不論是什么終端設(shè)備，不論是什么操作系統(tǒng)，只要能聯(lián)網(wǎng)，都可以獲得這種服務(wù)。從瀏覽器里的HTML、Flash、AJAXA，到文檔里的Adobe PDF、AIR，再到蘋(píng)果iPhone程序，幾乎任何HTTP交互技術(shù)都能連接、控制RealityServer。

● RealityServer 3.0的主要特色：

• 首款3D、基于服務(wù)器、可擴(kuò)展的軟件平臺(tái)
• 支持?jǐn)?shù)以千計(jì)同時(shí)、互動(dòng)的3D用戶(hù)
• 大規(guī)模并行計(jì)算以及數(shù)據(jù)管理
• 可從任意設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)

● iray光線(xiàn)追蹤引擎的主要特色：

• 全球首款物理效果正確的渲染器
• 充分加速全局光照模擬
• 互動(dòng)、基于CUDA的GPU渲染

    為了盡可能如實(shí)的還原真實(shí)世界畫(huà)面，RealityServer 3.0并沒(méi)有使用普通的3D渲染器，而是將目前非常先進(jìn)的光線(xiàn)追蹤引擎和物理引擎加入了其中，這樣的運(yùn)算量是極其龐大的，即便是當(dāng)今最強(qiáng)的個(gè)人電腦也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而GPU 3D云計(jì)算則依靠集群服務(wù)器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)光線(xiàn)追蹤渲染，讓普通用戶(hù)也能感受到頂尖圖形技術(shù)的魅力。

    和傳統(tǒng)的純粹依靠CPU來(lái)進(jìn)行圖像動(dòng)畫(huà)渲染計(jì)算的服務(wù)器相比，Tesla RS GPU系統(tǒng)性能可以高出幾十倍，因此能夠?qū)崟r(shí)渲染好照片和動(dòng)畫(huà)，并把結(jié)果傳送到終端，而這正是云服務(wù)或互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的基本要求，而以往你可能要等上幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間。

    最后我們?cè)賮?lái)看看3D云計(jì)算在實(shí)際中的應(yīng)用，集中式的RealityServer既可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)圖形工作站，在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)與資源整合，也可以為終端用戶(hù)提供各種各樣的服務(wù)：

● GPU 3D云計(jì)算的典型應(yīng)用：

汽車(chē)產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將能夠安全地共享復(fù)雜3D汽車(chē)模型以及在不同光照和環(huán)境條件下對(duì)其進(jìn)行可視化。
建筑師及其客戶(hù)將能夠?qū)忛喚艿慕ㄖＰ停ò滋旎蚝谝共煌O(shè)置下所渲染出的模型。
在線(xiàn)買(mǎi)家將能夠互動(dòng)地設(shè)計(jì)家庭室內(nèi)裝潢、重新擺放家具以及查看家紡的裝飾方式，所有這些都具備完美、精確的光照效果。

    試想一下，未來(lái)您在網(wǎng)店選購(gòu)產(chǎn)品時(shí)，可以實(shí)時(shí)的查看產(chǎn)品的三維立體動(dòng)畫(huà)，預(yù)覽衣服、鞋子等的“試穿”效果，在房屋中隨意擺放家具、調(diào)節(jié)燈光“體驗(yàn)”是否滿(mǎn)足要求……

    GPU 3D云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣，不同的應(yīng)用方式對(duì)于服務(wù)器的要求也不盡相同，簡(jiǎn)單而言客戶(hù)端用戶(hù)數(shù)量越多，需要更多的GPU運(yùn)算資源。封閉的企業(yè)級(jí)應(yīng)用反而要求不是很高，針對(duì)公眾開(kāi)放式的在線(xiàn)商店或者產(chǎn)品演示、網(wǎng)絡(luò)游戲等要求最高，當(dāng)然也將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

    NVIDIA公司營(yíng)銷(xiāo)高級(jí)副總裁Dan Vivoli表示：“這是一次巨大的飛躍，它讓我們離實(shí)時(shí)照片級(jí)逼真視覺(jué)計(jì)算大眾化的目標(biāo)更近一步。Mental Images充分運(yùn)用了GPU協(xié)同處理的概念，讓隨時(shí)隨地顯示互動(dòng)照片級(jí)逼真效果成為了現(xiàn)實(shí)。而此前這還只是一種幻想。”

    Mental Images公司首席執(zhí)行官兼首席技術(shù)官Rolf Herken表示：“每個(gè)人本該像感受現(xiàn)實(shí)世界一樣、以3D形式來(lái)感受Web。RealityServer為企業(yè)用戶(hù)以及消費(fèi)者帶來(lái)了較好的機(jī)遇以及意味深長(zhǎng)的啟迪，讓我們能夠隨心所欲地與3D內(nèi)容互動(dòng)。”■<