توسط : 6. کارت گرافیک مجازی چیست؟ کارت گرافیک مجازی چه مزایا و معایبی دارد؟ اصلاً vGPU به درد چه کسانی می‌خورد؟
هجوم هوش مصنوعی به سمت استفاده از کارت گرافیک یکی از علل مهم ارزشمندتر شدن GPU بود تا این که حمله بلاکچین این ارزشمندی را با کمیابی همراه کرد.
امروزه در اختیار داشتن یک کارت گرافیک خوب از هر زمان دیگری واجب تر شده است. اما این رابطه یکسویه نبوده و به همان اندازه کارتهای گرافیک از هر زمان دیگری گران‌تر شده‌اند! به همین علت بازار اجاره کارت گرافیک نیز بسیار داغ شده است!
بی شک یکی از بهترین راه‌حل‌ها برای حل مشکل تهیه کارت گرافیک در دنیا، استفاده از کارتهای گرافیک مجازی است.
ما در این مقاله سعی کرده‌ایم به تشریح تکنولوژی پردازنده گرافیکی مجازی به زبان ساده بپردازیم، این مطلب در 6 بخش به معنای vGPU، کاربردها و بررسی انواع آن خواهد پرداخت.
با ما همراه باشید تا دید جامعی به حوزه کارتهای گرافیک مجازی پیدا کنید…فهرست مطالب
۱. بخش یک: کارت گرافیک مجازی چیست؟
۲. بخش دو: کاربردهای کارت گرافیک مجازی
۳. بخش سه: اهمیت سرور مجازی با کارت گرافیک
۴. بخش چهار: بررسی انواع کارت گرافیک مجازی
۵. بخش پنج: مقایسه کارت های گرافیک مجازی
۶. بخش شش: خرید سرور مجازی با کارت گرافیک
بخش یک: کارت گرافیک مجازی چیست؟
کارت گرافیک مجازی به معنی عینی کلمه (vGPU _ virtual graphics processing unit) به دسته خاصی از کارتهای گرافیک اشاره دارند که با ایده اشتراک بهینه منابع پردازش گرافیکی برای چند ماشین مجازی تولید شده‌اند.
اما در بیان کلی‌تر کارتهای گرافیک مجازی درواقع همان کارت گرافیک هستند که در ماشین‌های مجازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
[مطالعه بیشتر: برای آشنایی با معماری و طرز عملکرد کارت گرافیک، مقاله گرافیک ابری را مطالعه کنید]
بخش دو: کاربردهای کارت گرافیک مجازی
همه ما GPUها را برای اجرای بازی شناخته‌ایم. درواقع درحال حاضر هم یکی از اصلی‌ترین دلایلی که مردم به سراغ GPUها می‌روند اجرای بازی‌های سنگین است. اما دیگر تنها کاربرد GPUها اجرای تصاویر گرافیکی نیست.
از اوایل قرن 21 دانشمندان دریافتند که از GPUها برای تسهیل و انجام سنگین‌ترین محاسبات خود می‌توانند استفاده کنند. همین تغییر رویکرد ساده برای انجام محاسبات، دنیای کامپیوترها را به این سطح از پیچیدگی رسانده است.
تقریباً تمامی کاربردهایی که برای یک GPUمعمولی می‌توانید در نظر بگیرید برای GPU مجازی نیز صدق می‌کند.ما در ادامه به چند مورد اصلی آنها اشاره کرده‌ایم:
کارت گرافیک مجازی برای بازی
احتمالاً می‌دانید که مهمترین بخش یک کامپیوتر برای یک گیمر کارت گرافیک است. با گذر سال‌ها بازی‌های ویدئویی از نظر محاسباتی پیچیده‌تر شده‌اند و برای پیاده‌سازی این جزئیات پیچیده بیشتر از هر روز نیاز به پردازنده‌های گرافیکی قویی دارند.
[مطالب بیشتر: اگر قصد اجاره کارت گرافیک دارید مقاله اجاره سرور gpu را بخوانید.]
شما می‌توانید همانطور که از GPUسیستم شخصی خود برای اجرا بازی استفاده می‌کنید به همان صورت هم از یک GPUمجازی برای اجرای به‌روزترین و پیچیده‌ترین بازی‌ها بهره ببرید.
فقط کافی است که اراده کنید تا انواع شرکت‌های ارائه دهنده بازی بر بستر ابر، قوی‌ترین کارتهای گرافیک مجازی را برای بازی در اختیار شما قرار دهند.
کارت گرافیک مجازی برای تولید محتوا
فرقی نمی‌کند بخواهید یک طرح گرافیکی در نرم‌افزار ایلستریوتور بزنید یا یک فیلم سینمایی را در نرم افزار پریمیر پرو ادیت کنید. اگر شما در حال تولید محتوای تصویری هستید احتمال بالایی وجود دارد که به یک کارت گرافیک قدرتمند نیاز داشته باشید.
امروزه با فراگیر شدن شبکه‌های مجازی دیگر تولید محتوای ویدئویی محدود به استدیوهای بزرگ نیست بلکه برای هر پیج در اینستاگرام تبلیغات ویدئویی و گرافیکی واجب است.
محتوای گرافیکی می‌تواند اشکال مختلفی (ساخت انیمیشن، ساخت موشن گرافیک، ساخت تیزر، ساخت اینفوگرافی و…) داشته باشد که تمامی آنها نیاز به یک کارت گرافیک دارد.
کارت گرافیک مجازی برای رندرینگ
رنــدرینگ یا نمایان‌سازی تصویر را می‌توان به معنای ایستگاه آخری در نظر گرفت که اگر از آن عبور نکنید حاصل تمامی زحماتتان در مسیر بی‌نتیجه می‌ماند. در عصر محتوا و دیتا، GPU برای خروجی گرفتن بیشتر از هرچیز دیگری به داد تولید کنندگان محتوا یا دانشمند هوش مصنوعی رسیده است.
فرقی نمی‌کند که شما در حال رنـــدر گرفتن از ویدئوی خود باشید یا در حال رندر گرفتن از یک بازی موبایل، شما تا مرحله رندرینگ را انجام ندهید حاصل زحمات خود را نخواهید دید.
شما می‌توانید برای آشنایی بیشتر با مزایای استفاده از GPU مجازی در رایانش ابری به انتــــــهای همین مقاله مراجعه کنید.
کارت گرافیک مجازی برای هوش مصنوعی
هوش مصنوعی (Artificial intelligence-AI) توانایی یک کامپیوتر یا ربات کنترل شده توسط کامپیوتر برای انجام کارهایی است که معمولا توسط انسان انجام می شود.
انسان هر روز بیشتر به جمع‌آوری، ثبت و تحلیل دیتا روی می‌آورد و این نیاز گسترده تنها با ابزارهای پردازش موازی مانند کارت گرافیک پاسخ داده می‌شود.
اکثر آزمایشگاه‌های بزرگ هوش مصنوعی در دنیا مانند Google AI در حال استفاده از گرافیک مجازی و گرافیک ابری هستند.
در ادامه در بخش اهمیت سرورمجازی با GPU به بررسی این کاربرد مهم کارت گرافیک مجازی خواهیم پرداخت.
بخش سه: اهمیت سرور مجازی با کارت گرافیک
اهمیت سرور مجازی با کارت گرافیک آسان تر کردن استفاده از هوش مصنوعی در زندگی انسان است. همانطور که در بخش قبل به آن اشاره کردیم مهمترین کاربرد GPU مجازی در بحث هوش مصنوعی است.
موضوع استفاده از کارت گرافیک در پردازش اطلاعات زمانی جدی‌تر شد که بحث شتاب سخت افزاری با استفاده از کارت گرافیک به وجود آمد.
محاسبات با شتاب GPU به چه معناست؟
محاسبات با شتاب GPU به معنی کمک گرفتن CPU از GPU برای استفاده از قابلیت پردازش موازی GPU در انجام پروژه‌های محاسباتی سنگین است.
این نوع عملکرد که GPU-Accelerated Computing خوانده می‌شود بیشتر در انجام پروژه‌های AI مانند ماشین لرنینگ، پیاده‌سازی شبکه‌های عصبی و پیاده‌سازی مدل‌های پیش‌بینی کاربرد دارد.
امروزه بسیاری از فرآیندهای تجزیه و تحلیل در اطراف ما به لطف کارتهای گرافیک و قابلیت پردازش موازی آنها انجام می‌شود. فقط کافی است که از نرم‌افزاری استفاده کنید که از این قابلیت پشتیبانی کند.
[مطالعه بیشتر: برای پی‌بردن به اهمیت پردازش موازی مقاله hpc چیست؟ را مطالعه کنید]
در تصویر زیر می‌توانید تعداد محدودی از نرم افزارهای این حوزه را ببینید.
بخش چهار: بررسی انواع کارت گرافیک مجازی
در این بخش قرار است به بررسی نوع قرار گیری یک GPU در یک ماشین مجازی بپردازیم.
به صورت کلی می‌توان به پنج مدل متفاوت از پردازش گرافیکی در یک ماشین استفاده کرد.
0. Bare metal [مستقیم]
- vSoftware Graphic [گرافیک نرم‌افزاری]
- vShared GPU [گرافیک اشتراکی]
- GPU Pass-thru [تخصیص مستقیم]
- GPU Virtualization [کارت گرافیک مجازی]
v در ابتدای کلمات مخفف چیست؟
v در ابتدای کلماتی مانند vShared GPU مخفف کلمه Virtual به معنی مجازی است که نشان از پیاده شدن این روش در لایه زیرساخت مجازی دارد.
در ادامه به بررسی مزایا و معایب هرکدام از این روش‌ها خواهیم پرداخت:
0. Bare Metal [مستقیم]
در این روش که روش سنتی قرارگیری کارت گرافیک است، ماشین مجازی در کار نیست و شما می‌خواهید کارت گرافیک را بر روی سیستم خود نصب کنید.
در روش Bare Metal کارت گرافیک به صورت مستقیم روی اسلات کارت گرافیک نصب می‌شود. اصطلاح Bare Metal برای ماشین‌های مجازی استفاده نمی‌شود و خارج از حیطه مجازی سازی است.
در این حالت درایور کارت گرافیک به صورت مستقیم بر روی سیستم عامل کامپیوتر شما نصب می‌شود و GPU بدون هیچ واسطه‌ای با مرکز پردازشی سیستم شما در ارتباط است.
اهمیت درایور کارت گرافیک
درایور کارت گرافیک مانند واسطی عمل می‌کند که به CPU شما می‌گوید چگونه از کارت گرافیک نصب شده بر روی سیستم استفاده کند.
بدون نصب درایور کارت گرافیک نمی‌توانید از کارت گرافیک خود برای هیچ کاری استفاده کنید.
همچنین اگر درایور کارت گرافیک به صورت مستقیم بر روی سیستم شما نصب نباشد ممکن است در سرعت و عملکرد کارت گرافیک شما تاثیرگذار باشد.
1. vSoftware Graphic [گرافیک نرم‌افزاری]
در این حالت کارت گرافیکی در کار نیست بلکه شما می‌توانید با نرم‌افزارهایی (مثل DirectX و OpenGL) عمل پردازش گرافیکی را در CPU خود انجام دهید، اصطلاحاً در این حالت سیستم شما از گرافیک on-board استفاده می‌کند.در واقع یک ساختار برای پردازش‌های گرافیکی درون CPUها وجود دارد و کار پردازش on board به عهده این ساختار است.
[مهم: این مدل از ارائه کارت های گرافیک در ماشین مجازی را soft3D نیز می‌گویند.]
در این حالت شما از توان CPU خود برای انجام کارهای گرافیکی استفاده می‌کنید و به همین علت شما می‌توانید برای استفاده‌های سبکی مثل وب گردی یا کار با آفیس از سیستم خود استفاده کنید.
زمانی که شما از یک ماشین مجازی بدون کارت گرافیک استفاده می‌کنید وظیفه مجازی ساز یا هایپروایزر شما است که بار پردازش گرافیک را بر دوش CPU قراردهد.
| اندک | توان پردازش گرافیکی |
| اندک | هزینه پیاده سازی |
| – | تقسیم کننده قدرت پردازش |
| امور دم دستی و سبک | کاربرد |
[مطالعه بیشتر: برای پی‌بردن به مفهوم Hypervisor مقاله نقش مجازی سازی در رایانش ابری را مطالعه می‌کنید]
2. vShared GPU [گرافیک اشتراکی]
Virtual Shared Graphics Acceleration یا به اختصار (vSGA) در واقع اشاره به اشتراک قدرت یک کارت گرافیک توسط هایپروایزر بین ماشین‌های مجازی مختلف دارد. قدرت انجام محاسبات گرافیکی در این روش از یک گرافیک نرم افزاری به مراتب بیشتر است اما به پای قدرت روش‌های دیگر نمی‌رسد.
فرقی نمی‌کند شما بخواهید برای هایپروایزر از VM ware ESXI استفاده کنید یا از اپن استک، مهم این است آن هایپروایزر توانایی انجام این کار (یعنی اشتراک کارت گرافیک) را داشته باشد.
در روش vSGA درایور کارت گرافیک بایستی بر روی هایپروایزر نصب شود که این خود عاملی است برای پائین‌تر آمدن عملکرد سیستم.
اما نکته مهم در این است که شما نمی‌توانید از هر مدل کارت گرافیکی برای هر هایپروایزری استفاده کنید. شما می‌توانید با مراجعه به سایت vmware از این موضوع اطمینان حاصل کنید که چه کارت گرافیکی برای نسخه‌های این شرکت مناسب است.
| متوسط | توان پردازش گرافیکی |
| متوسط | هزینه پیاده سازی |
| هایپروایزر | تقسیم کننده قدرت پردازش |
| امور اداری و نرم‌افزارهای گرافیکی سبک | کاربرد |
3. GPU Pass-thru [تخصیص مستقیم]
کارت گرافیک مجازی Pass-Though یا تخصیص مستقیم را می‌توان فقط با یک کلمه به خوبی توصیف کرد: لاکچری!
[مهم: این مدل از ارائه کارتهای گرافیک مجازی را Virtual Dedicated Graphics Acceleration (vDGA) نیز می‌گویند.]
شما در روش GPU Pass-Though هایپروایزر را دور می‌زنید و یک کارت گرافیک را به صورت مستقیم به یک ماشین مجازی اختصاص می‌دهید. در این روش شما شاهد بهترین و بالاترین عملکرد یک کارت گرافیک در ماشین مجازی هستید.
البته که دلیل این عملکرد بالا پیچیده نیست زیرا شما قدرت واحد پردازش گرافیکتان را (برخلاف دیگر واحدهای پردازشی) با کسی شریک نمی‌شوید.
در این روش درایور کارت گرافیک به صورت مستقیم بر روی ماشین مجازیتان نصب می‌شود و ماشین شما به صورت مستقیم فرمان‌هایش را برای GPU خواهد فرستاد.
اما همانقدر که این روش بالاترین بازدهی و عملکرد را در بین سیستم‌های دیگر دارد به همان میزان هم برای ارائه دهندگان سرویس‌های کارت گرافیک مجازی هزینه‌بردار است، زیرا آنها باید برای هر ماشین مجازی و برای هر مشتری یک کارت گرافیک درنظر بگیرند که این بسته به ابعاد و اهداف کسب و کارشان می‌تواند بسیار پرهزینه باشد.
| بسیار بالا | توان پردازش گرافیکی |
| بسیار بالا | هزینه پیاده سازی |
| – | تقسیم کننده قدرت پردازش |
| بسته به قدرت کارت گرافیک/نامحدود | کاربرد |
4. GPU Virtualization [کارت گرافیک مجازی]
حال به سراغ اصل داستان می‌رویم، یعنی کارت گرافیک مجازی یا Virtual Graphic Processing Unit . این کارت گرافیک‌ها اولین بار توسط شرکت Nvidia معرفی شد.
همانطور که گفتیم در وب فارسی اصطلاح کارت گرافیک مجازی برای هر ۴ حالتی که کارت گرافیک در یک ماشین مجازی استفاده می‌شود به کار می‌رود.
اما در معنی استاندارد و واقعی کلمه، کارت گرافیک مجازی به دسته‌ای از کارتهای گرافیک گفته می‌شود که برای استفاده در ماشین‌های مجازی بهینه شده‌اند.
در این روش در واقع شما ترکیبی از دو روش vSGA و vDGA را پیاده سازی می‌کنید، در vGPU شما همان پروسه اشتراک قدرت کارت گرافیک را دارید اما با دو تفاوت:
مجازی ساز
در این روش مجازی سازی توسط خود کارت گرافیک انجام می‌شود و خود این کارت است که وظیفه تقسیم قدرت پردازشی را بین ماشین‌های مختلف به عهده دارد.
Shared Pass-Throgh
در این حالت شما لایه‌هایپروایزر را دور می‌زنید و به صورت مستقیم کارت گرافیک را به ماشین مجازی متصل می‌کنید. اما نه همه کارت گرافیک را بلکه آن قسمتی را که ادمین Grid GPU (این مدل کارتهای گرافیک مانند هایپروایزر دسترسی ادمین دارند) به شما اجازه می‌دهد.
[مهم: Grid GPU در واقع نام تکنولوژی کارت گرافیک مجازی شرکت NVIDIAاست و به عنوان مثال AMD این تکنولوژی خود را Firepro gpuمی‌نامد.]
مهمترین موضوع برای استفاده از این کارتهای گرافیک پیچیدگی اجرای آنها یا قیمتشان نیست! بلکه برای ما در ایران لایسنس این کارتهای گرافیک است.
شما اگر هم که بتوانید کارتهای گرافیکی که از این تکنولوژی پشتیبانی می‌کنند خریداری کنید برای فعالسازی و تخصیص قدرت آنها نیاز به نرم‌افزاری دارید که خود Nvidia ارائه می‌کند. شما می‌توانید از لینک زیر جزئیات لایسنس‌های این شرکت را دانلود کنید.
راهنمای نرم افزار کارت گرافیک مجازی
| بالا | توان پردازش گرافیکی |
| بسیار بالا | هزینه پیاده سازی |
| GPU | تقسیم کننده قدرت پردازش |
| بسته به تقسیم بندی و مدل کارت گرافیک/بیشتر برای هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ | کاربرد |
تا به اینجا ما تمام تلاشمان را کردیم که به صورت مختصری این سوال را برای شما پاسخ دهیم که کارت گرافیک مجازی چیست و چه انواعی دارد؟!
حال در ادامه قرار است به مقایسه کارتهای گرافیک مجازی با هم بپردازیم.
بخش پنج: مقایسه کارت های گرافیک مجازی
ما در این بخش به داده‌های مقاله Blog.VMware استناد کردیم که اگر چه مربوط به سال ۲۰۱۶ است اما از اعتبار مطلوبی برخوردار است. در ادامه این ۴ مدل شتابدهنده گرافیکی را از لحاظ توان عملکرد و کاربرد بررسی می‌کنیم پس با ما همراه باشید.(soft3d/vSGA/vDGA/vGPU)
در تصویر بالا شما در محور افقی پیشرفت پردازش گرافیک در کاربردها را شاهد هستید، یعنی هرچقدر به سمت راست حرکت کنید به کاربردهایی خواهید رسید که برای اجرا نیاز به GPU قدرتمندتری دارند.
در محور عمودی شما هزینه اجرا را شاهد هستید که به هزینه تهیه کارت گرافیک، لایسنس و غیره اشاره دارد.
soft3D
همانطور که در تصویر می‌بینید برای soft 3D شما نمی‌توانید انتظار اجرای نرم‌افزارهای گرافیکی داشته باشید. بلکه کاربرد این روش برای اجرای نرم افزارهای سبکی مثل مرورگروب یا سری office است.
vSGA
شما می‌توانید با استفاده از vSGA از نرم‌افزارهای ساده‌ای مثل فوتوشاپ و فیلمورا استفاده کنید اما برای یک نرم‌افزار گرافیکی سنگین تر درمانده خواهید شد.
vDGA
اما vDGA را شما می‌توانید در تصویر ببیند که هم هزینه بسیار بالایی دارد هم دارای بهترین عملکرد در بین دیگر روش‌ها است، تقریباً هر کاری که نیاز به GPU داشته باشد شما با این روش می‌توانید انجام دهید.
افراد زیادی برای گرفتن رندر و خروجی از کارهایشان ترجیح می‌دهند از سرویس های گرافیک مجازی استفاده کنند که از این روش برای پیاده سازی GPU استفاده کرده‌اند.
vGPU
این راه حل جادویی می‌تواند بخش عظیمی از کاربردهای کارت گرافیک را پوشش دهد، اما باز هم نباید توقع عملکرد vDGA را از آن داشت!
شما در جدول زیر می‌توانید مقایسه‌ای سطحی اما کاربردی را از این ۴ حالت باهم ببینید:
| vDGA | vGPU | vSGA | soft 3D | |
|---|---|---|---|---|
| بسیاربالا | بالا* | متوسط | پائین | تــوان پـــردازش گرافیکی |
| بسیاربالا | بسیار بالا | متوسط | پائین | هــزینه پیــــاده ســـازی |
| — | GPU | هایپروایزر | — | تقسیم کننده قدرت پردازش |
| بسته به قدرت کارت گرافیک/نامحدود | بسته به تقسیم بندی و مدل کارت گرافیک | امور اداری و نرم‌افزارهای گرافیکی سبک | امور دم دستی و سبک | کـــــــــــاربــــرد |
جدول مقایسه روش‌های پیاده سازی کارت گرافیک مجازی
*قدرت این روش وابسته به شیوه تقسیم کارت گرافیک توسط ادمین دارد اما به صورت معمول این تقسیم به گونه‌ای است که از تمام توان GPU برای بیشترین کاربر استفاده می‌شود.
بخش آخر: خرید سرور مجازی با کارت گرافیک
شما در ایران می‌توانید از شرکت‌های متفاوتی گرافیک مجازی خود را تهیه کنید، این شرکت‌ها به دو صورت عمل می‌کنند:
- به صورت واسط برای شما عمل خواهند کرد و از سرورهای اروپایی با قیمت دلاری برای شما سرویس تهیه خواهند کرد.
- سرویس گرافیک اشتراکی یعنی vSGA به شما خواهند داد.
تنها به تعداد انگشتان یک دست شرکت‌های در ایران وجود دارند که بتوانند به شما سرویس گرافیک مجازی به صورت vDGA و vGPU برروی سرورهای داخلی ارائه دهند.(داخلی بودن این سرورها از هزینه شما می‌کاهد و سرعت شما را بسیار بهبود می‌دهد)
با افتخار باید اعلام کنیم شرکت رایانش ابری فردوسی یکی از آن شرکت‌هاست که می‌تواند گرافیک مجازی با بالاترین قدرت و بازدهی به شما ارائه دهد.
مزایای کارت گرافیک مجازی ابر فردوسی
ما سرورهای گرافیک مجازی خود را برای مشتریانمان در بستر ابر ارائه می‌کنیم! این یعنی شما می‌توانید از مزایای رایانش ابری در سرورهای گرافیکی نیز بهره ببرید.
پرداخت با pay as you go
با مدل پرداخت بهینه ابری به همان اندازه که استفاده می‌کنی پرداخت کن.
بیشتر از یک GPU
گرافیک ابری ما این امکان را می‌دهد که بیشتر از یک GPU در ماشین مجازی خود داشته باشید.
Pass-Though
شما می‌توانید در ابر فردوسی از گرافیک‌های ابری مختص خودتان استفاده کنید.
همیشه آماده
شما می‌توانید در ابرفردوسی روی پشتیبانی تمام وقت تیم پشتیبانی ما حساب کنید.
محاسبات سنگین
شما می‌توانید در ابر فردوسی سرورهای محاسبات سنگین خود را با قدرت پردازش گرافیکی همراه کنید.
توان نامحدود
می‌توانید با استفاده از گرافیک ابری ما از گرافیک 3090 و Tesla v100 شرکت Nvidia استفاده کنید.
ثبت نام گرافیک ابری فردوسی
با ثبت‌نام در ابرفردوسی از 4 ساعت هدیه رایگان گرافیک ابری ما به شیوه pass through استفاده کن!
بررسی بیشتر مفاهیم مربوط به vGPU
بررسی مفهوم ماشین مجازی
مزایا استفاده از سرور رندرینگ ابری
سلام
توضیحات خوب کاملی بود
تشکر میکنم