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vGPUs für virtuelle Desktops: Konfiguration von NVIDIA GRID für Horizon View

Virtuelle GPUs ermöglichen in VDI-Umgebungen auch grafikintensive Anwendungen. Diese Anleitung zeigt die NVIDIA-GRID-Konfiguration für VMware Horizon.

Die Virtualisierung physischer GPUs für virtuelle Desktops in VDI-Umgebungen (Virtual Desktop Infrastructure) ist noch eine vergleichsweise recht junge Technologie, kommt aber immer mehr in Mode. Auf diese Weise lässt sich die Spannbreite möglicher Applikationen zur Desktop-Virtualisierung um grafikintensive Workloads erweitern, da hierbei nicht mehr die CPU des VDI-Hosts, sondern stattdessen virtuelle GPUs die Grafikberechnung durchführen.

Davon profitiert nicht nur Hochleistungssoftware wie AutoCAD, die ohne GPU-Virtualisierung kaum bis gar nicht über die Desktop-Virtualisierung bereitgestellt werden könnte. In vielen Fällen werden beispielsweise auch grafische Effekte virtueller Windows-Desktops wie Windows Aero deaktiviert, um die Host-CPU nicht zu stark zu belasten.

Virtuelle GPUs können also nicht nur grafikintensiver Spezialsoftware zugutekommen, sondern auch ganz einfach das Nutzererlebnis auf virtuellen Desktops deutlich verbessern. Zudem lässt sich durch das Auslagern der Grafikberechnung von der CPU zur GPU eine höhere Dichte virtueller Desktops auf dem Host erreichen.

NVIDIA GRID vGPU-Profile für bis zu 16 Nutzer pro GPU

Bei NVIDIA GRID gibt es hierzu verschiedene vGPU-Profile, die vom direkten Durchschleifen einer physischen GPU an eine dedizierte virtuelle Maschine (Direct Pass-Through) bis hin zur geteilten Nutzung einer GPU durch bis zu 16 virtuelle Desktops reichen. Je nach Grafikanforderungen können also mehr oder weniger GPU-Ressourcen zugewiesen werden.

Seit September 2015 steht NVIDIA GRID in Version 2.0 zur Verfügung und bietet mit den Grafikkarten Tesla M6 und Tesla M60 gegenüber den älteren K1-/K2-Karten ein Upgrade auf die Maxwell-Prozessorarchitektur, mit der Tesla M6 erstmals auch Unterstützung für Blade-Server und auch neue vGPU-Profile.

Abbildung 1: vGPU-Profile für NVIDIA GRID auf Basis der Tesla M60 Grafikkarte.

Die für Rack-Server vorgesehene GRID-Karte Tesla M60 kann so beispielsweise über das vGPU-Profil M60-0q seine zwei physisch verbauten GPUs und die 16 GB DDR5-Speicher an 16 virtuelle GPUs pro physischem Grafikprozessor weiterreichen, die gesamte M60-Karte bedient dann insgesamt 32 virtuelle Desktops. Dieses vGPU-Profil eignet sich somit für VDI-Umgebungen, in denen viele Nutzer mit wenig anspruchsvollen virtuellen Desktops arbeiten.

Die virtuelle Grafikleistung lässt sich über die vGPU-Profile M60-1q, M60-2q und M60-4q bis hin zu M60-8q steigern, bei der die beiden physischen GPUs dann direkt an zwei virtuelle Maschinen durchgereicht werden, die 16 GB an physischem Arbeitsspeicher teilen sich dann zu einem Framebuffer von je 8 GB auf. Aufgrund der enormen Grafikleistung empfiehlt sich dieses vGPU-Profil vor allem für virtuelle Desktops, die mit besonders grafikintensiven Applikationen arbeiten.

Master-Image für VMware Horizon View erstellen

Für die NVIDIA-GRID-Konfiguration auf VMware Horizon müssen zunächst physische NVIDIA-GRID-Karten im Host-Server vorhanden sein. Für VDI-Szenarien kann dann über das Kommandozeilen-Tool NVIDIA GPU Mode Switch Utility die Firmware der GRID-Karten von Compute Mode (für High Performance Computing) auf Graphics Mode umgestellt werden. Zusätzlich wird ein NVIDIA Lizenzserver benötigt und die NVIDIA GRID-Treiber für VMware ESXi müssen installiert sein.

Anschließend wird über den vSphere Web Client ein Master Image für Horizon View erstellt. Der einfachste Weg führt wohl über eine bereits bestehende Windows-VM. Diese wird im vSphere Web Client ausgewählt, über einen Rechtsklick gelangt man in die VM-Einstellungen. Dort wird über New Device/Shared PCI Device/Add ein neues Fenster geöffnet, in dem sich eine NVIDIA-GRID-Karte samt dazugehörigem vGPU-Profil auswählen lässt.

Abbildung 2: Hinzufügen der Tesla-M60-Karte im vSphere Web Client.

Als nächstes müssen auf dieser virtuellen Maschine noch die NVIDIA Grafik-Treiber installiert und die VM neu gestartet werden. Nachdem die virtuelle Maschine wieder hochgefahren ist, kann über einen Rechtsklick auf dem Desktop das NVIDIA Control Panel geöffnet werden, über das die nötigen NVIDIA-Lizenzen aktiviert werden müssen. Zu diesem Zeitpunkt ist die virtuelle Maschine für den Imaging-Vorgang vorbereitet und kann wieder ausgeschaltet werden.

Zurück im vSphere Web Client kann jetzt ausgehend von dieser VM das Master Image für die virtuelle Desktop-Infrastruktur erstellt werden. Hierzu wird zunächst die virtuelle Maschine angeklickt und nach einem Rechtsklick Snapshot/Take Snapshot ausgewählt, woraufhin der VM ein passender Name gegeben werden muss. Das Dialogfenster wird mit OK geschlossen, in der VM-Übersicht wird anschließend erneut über einen Rechtsklick auf die virtuelle Maschine das Kontextmenü aufgerufen und dieses Mal Template/Convert to Template gewählt. Damit steht das Master Image für VMware View bereit.

vGPU-beschleunigte VM-Pools in VMware Horizon erstellen

Nachdem das Golden Image für die GPU-Beschleunigung der virtuellen Desktops nun bereitsteht, kann über die Horizon View Administrator-Konsole die Konfiguration eines entsprechenden Desktop-Pools angegangen werden.

Abbildung 3: Erstellen eines Desktop-Pools in VMware Horizon View.

Hierzu wird im Auswahlmenü der linken Seite Catalog/Desktop Pool ausgewählt und auf Add geklickt. Um das gerade erstellte Master Image zu verwenden, muss im nächsten Bildschirm die Option Automated Desktop pool angewählt werden. Auf dem nächsten Bildschirm hat man die Möglichkeit, die Nutzerzuweisung Dedicated oder Floating vorzunehmen, die virtuellen Desktops werden also persistent oder nicht-persistent erstellt. Die Bestätigung der Auswahl mit Next führt zum nächsten Bildschirm, auf dem zwischen vollständigen virtuellen Maschinen oder Linked-Clones-VMs gewählt werden kann.

Als nächstes geht es an die Konfiguration der Desktop-Pool-Einstellungen. Im Bereich Desktop Pool Identification können ID, Name und Beschreibung des Desktop-Pools vergeben werden. Bei den Desktop Pool Settings ist allerdings darauf zu achten, im Bereich Remote Display Protocol  die Option Allow users to choose protocol zu deaktivieren und im Gegenzug unter 3D Renderer die gewünschte Option NVIDIA GRID vGPU auszuwählen.

Abbildung 4: Auswahl von NVIDIA GRID vGPU als 3D Renderer für virtuelle Horizon-Desktops.

Über Next wird dem Desktop Pool ein Name zugewiesen und die Auswahl wieder mit Next bestätigt. Unter vCenter Settings wird das zuvor erstellte Master Image als Template für den Desktop-Pool ausgewählt. Die übrigen Optionen unter vCenter Settings für Storage oder Ressourcen-Pool müssen der eigenen Umgebung entsprechend gewählt werden.

Im letzten Abschnitt Ready to Complete können dann über das Kästchen rechts oben Entitle users after this wizard finishes direkt nach der Konfiguration des Desktop-Pools gleich auch Nutzer und Nutzergruppen zugewiesen werden.

Damit ist die grundlegende Konfiguration von NVIDIA GRID für VMware Horizon View auch bereits abgeschlossen und die berechtigten Nutzer können sich mit den vGPU-beschleunigten virtuellen Desktops verbinden.

Hinweis: Dieser Artikel basiert auf einem von NVIDIA veranstalteten Workshop am Hauptsitz von NVIDIA in Santa Clara, Kalifornien. NVIDIA kam für die Hotel- und Flugkosten auf.

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Artikel wurde zuletzt im März 2016 aktualisiert

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