NVIDIA GRID K1 / K2

NVIDIA GRID K1/K2 to starsze akceleratory tej firmy przeznaczone do wirtualizacji GPU w centrach danych.

Architektura akceleratorów NVIDIA GRID K1 i K2

NVIDIA GRID K1 i GRID K2 to profesjonalne karty PCI Express przeznaczone do udostępniania zasobów graficznych wielu maszynom wirtualnym. Nie były projektowane jako typowe karty do laptopów ani jako standardowe podzespoły biurowych komputerów PC. Ich zastosowanie obejmowało przede wszystkim serwery infrastruktury wirtualnych desktopów, stacje robocze dostępne zdalnie oraz środowiska, w których wielu użytkowników potrzebowało akceleracji grafiki bez instalowania osobnej karty w każdym komputerze końcowym.

GRID K1 zawiera cztery układy GPU i łącznie 16 GB pamięci DDR3, natomiast GRID K2 ma dwa układy GPU oraz łącznie 8 GB pamięci GDDR5. W obu modelach pamięć jest związana z poszczególnymi procesorami graficznymi, dlatego nie należy traktować całej pojemności jako jednego, wspólnego obszaru dostępnego dla dowolnego zadania. K1 był kierowany do większej liczby mniej wymagających sesji, a K2 do mniejszej liczby użytkowników wykonujących zadania bardziej obciążające GPU. GRID K1 oferuje łącznie 768 rdzeni CUDA, po 192 na układ, zaś GRID K2 ma łącznie 3072 rdzenie CUDA, po 1536 na GPU.

Tryby udostępniania GPU w środowisku wirtualnym

Najważniejszą cechą tych kart nie była sama liczba rdzeni, lecz możliwość wykorzystania ich przez hypervisor. W zależności od użytego oprogramowania i licencji karta mogła pracować w trybie bezpośredniego przypisania do jednej maszyny wirtualnej, w trybie współdzielenia przez wiele maszyn albo z użyciem sterownika NVIDIA GRID vGPU. W trybie vGPU system operacyjny maszyny wirtualnej otrzymywał wirtualny profil GPU, a warstwa wirtualizacyjna pośredniczyła w dostępie do fizycznego układu oraz jego pamięci.

Profile vGPU określały między innymi ilość pamięci graficznej przydzielonej konkretnej maszynie i maksymalną liczbę profili możliwych do utworzenia na danym GPU. Konfiguracja zależała od wersji sterownika GRID, hypervisora, systemu operacyjnego gościa oraz modelu karty. Z tego powodu sama obecność GRID K1 albo K2 w serwerze nie gwarantowała działania akceleracji. Konieczne było dopasowanie pakietu sterowników hosta i gościa, obsługiwanej wersji hypervisora, ustawień maszyn wirtualnych oraz licencji NVIDIA. Błąd w którymkolwiek z tych elementów mógł skutkować uruchomieniem systemu bez akceleracji 3D albo niedostępnością profilu vGPU.

Wymagania techniczne i objawy usterek

GRID K1 i K2 wymagają serwera wyposażonego w odpowiednie złącze PCI Express, zasilanie oraz przepływ powietrza dostosowany do pracy karty pod obciążeniem. Nie są to karty przeznaczone do montażu w typowym laptopie, a ich instalacja w zwykłym komputerze stacjonarnym nie odtwarza automatycznie funkcji serwerowej wirtualizacji. W środowisku produkcyjnym trzeba również uwzględnić zgodność firmware’u, wersji sterowników oraz funkcji IOMMU i przekazywania urządzeń PCI, jeżeli wykorzystywany jest tryb bezpośredniego dostępu.

Problemy z tymi akceleratorami mogą mieć różne źródła. Brak urządzenia w hypervisorze może wskazywać na problem z magistralą PCI Express, firmware’em serwera, zasilaniem lub fizycznym osadzeniem karty. Błąd inicjalizacji sterownika w maszynie wirtualnej często wynika z niezgodnego profilu, niewłaściwej wersji komponentów GRID albo pozostałości po wcześniejszym sterowniku. Objawami przeciążenia lub niewystarczającego przydziału zasobów są opóźnienia pulpitu, błędy aplikacji 3D, reset sterownika i komunikaty o braku pamięci graficznej. Diagnostyka powinna obejmować logi hypervisora, stan urządzenia PCI, temperaturę, zasilanie, wersję sterownika hosta i gościa oraz faktyczny profil przypisany do maszyny wirtualnej.

Ocena użyteczności starszych kart GRID

Przy ocenie NVIDIA GRID K1 lub K2 trzeba pamiętać, że są to konstrukcje starszej generacji. Ich przydatność zależy nie tylko od parametrów sprzętowych, ale także od dostępności zgodnego oprogramowania GRID i hypervisora. Nowsze systemy operacyjne, współczesne aplikacje wykorzystujące DirectX lub OpenGL oraz aktualne platformy wirtualizacyjne mogą nie obsługiwać tych kart w takim samym zakresie jak rozwiązania, dla których zostały pierwotnie przygotowane. Przed zakupem lub ponownym użyciem należy sprawdzić macierz zgodności konkretnej wersji sterownika, hypervisora i systemu gościa.

W praktyce serwisowej ważne jest rozróżnienie awarii sprzętowej od niezgodności konfiguracji. Artefakty obrazu, błędy pamięci, znikanie karty po rozgrzaniu i niestabilność pod obciążeniem mogą wskazywać na uszkodzenie GPU, pamięci lub sekcji zasilania. Z kolei poprawnie działająca karta może nie udostępniać akceleracji, gdy brakuje właściwej licencji, profilu vGPU albo zgodnego sterownika. Naprawa powinna więc zaczynać się od identyfikacji modelu, odczytu stanu urządzenia i odtworzenia obsługiwanej konfiguracji programowej, a dopiero potem obejmować testy termiczne, zasilania i stabilności całej platformy serwerowej.