本文作者：卢洋、刘博
随着科技进步和产业变革的加速演进，人工智能（AI）已经成为兵家必争之地。今年以来伴随着ChatGPT带来的鲶鱼效应，人工智能成为科技产业创新的焦点，其应用范围越来越广泛，并将持续发展。科技产业龙头正加大在人工智能领域的军备竞赛。算法、数据、算力作为人工智能领域的三要素，也同时受到了业内关注。在政府、学术机构、企业等各个层面，AI都受到高度重视，其在学术研究、技术创新、人才教育等方面的发展都呈现全新发展态势。作为AI市场中的重要组成，以GPU技术为主的AI加速市场也得到了快速的发展，与此同时，由于GPU硬件价格昂贵，传统使用GPU算力的独占式使用方式缺乏灵活性和经济性，云原生技术的发展又催生了快速交付细粒度切分GPU算力的需求，所以市场上急需经济高效GPU算力池化方案。
VMware作为虚拟化与云原生技术的领导者，针对不同使用场景有对应的GPU资源技术方案。
这两种VMware GPU方案当前客户采用比较多，读者都比较熟悉，本文介绍一个新的 GPU池化方案–趋动科技OrionX on VCF Tanzu GPU 池化方案，应对不同的GPU池化场景。
趋动科技作为GPU池化技术领导者，自主研发的OrionX AI算力资源池化软件可以为企业用户构建数据中心级AI算力资源池和AI开发平台。OrionX将AI应用与物理算力资源解耦，并通过高效的通讯机制，使得AI应用、CUDA应用可以运行在云或者数据中心内任何一个物理机、Container或者VM内而无需挂载物理GPU。OrionX GPU池化软件的收益多多：
- 兼容已有的AI应用和CUDA应用，使其仍然具有使用GPU加速的性能。
- 为AI应用和CUDA应用在云和数据中心的部署提供了很大的灵活度，无需受GPU服务器位置、资源型号和数量的约束。
- OrionX vGPU资源随AI应用和CUDA应用启动时分配，随应用程序退出时自动释放，减少GPU空闲时间，提高GPU的利用率。
- 通过对GPU资源池的管理和优化，提高整个云和数据中心GPU的利用率和吞吐率。
- 通过统一管理GPU，减轻GPU的管理复杂度和运维成本。
此次联合趋动科技验证了在VMware Cloud Foundation（后面缩写为VCF）平台上提供GPU池化算力方案的能力，目的是更加灵活地为AI训练提供GPU算力，助力AI场景快速落地。
本次经过联合方案验证，主要是将OrionX与VMware VCF with Tanzu 结合部署，主要架构如下：
在整个方案验证中，VMware Tanzu Kubernetes Grid（后面缩写为 Tanzu TKG）提供了Kubernetes 运行环境，VMware Cloud Foundation 为Tanzu TKG 提供了底层IaaS平台，其中vSphere自动化置备Tanzu TKG节点虚拟机， vSAN为Kubernetes提供持久化存储服务， NSX为提供云内网络连接，NSX Advanced Load Balancer为Kubernetes提供负载均衡和应用发布服务。Harbor为整个台提供镜像仓储管理服务。OrionX提供GPU池化能力。Nvidia GPU通过直通模式透传给Tanzu TKG 的工作节点。
在本次方案验证中，我们主要涉及到以下场景：
- GPU资源按需分配功能
- GPU资源远程调用功能
- 多用户GPU资源切分功能
- 多用户GPU资源动态分配功能
- 用户GPU资源独享功能
- GPU加速任务等待功能
- GPU加速任务优先级功能
- GPU资源池切换功能
- 本地和远程调用性能对比
方案验证中一些关键截图：
Tanzu TKG 工作节点直通Nvidia T4 GPU卡
Tanzu TKG 部署OrionX 运行截图：
OrionX 管理界面：
GPU 资源预留：
AI任务优先级排列：
OrionX 可灵活切换GPU卡是否打开虚拟化，而无需重启设备。
经过本地调用与远程调用性能对比，性能损耗约3% 左右，损耗极低。
经过本次的方案验证，得到如下一些结论：
- OrionX AI算力池化方案可以在VCF with Tanzu平台上正常稳定运行
- OrionX 对GPU池化能力灵活，可以灵活切分、预留、排队、控制任务优先级
- 本次VCF测试环境基于25G网络，在本地和远程调用，性能差异小，结果符合预期
OrionX+ VCF with Tanzu为用户在AI学习场景提供了更加全面的解决方案，让企业内的 AI 用户共享数据中心内所有服务器上的 GPU 算力。AI 开发人员不必再关心底层资源状况，专注于更有价值的业务层面，让AI 开发变得更加高效和便捷。
更灵活：从基础计算、存储、网络、Kubernetes集群到GPU资源，都可以灵活置备，支持不同AI场景。
更高效：全面提升基础架构和GPU资源利用率，发挥最大效能。
更安全：细粒度用户管理，实现资源隔离，安全微分段，保障数据安全。
更便捷：熟悉的基础架构管理，图形化UI，AI任务管理更简单。
VMware vSphere with Tanzu及VCF with Tanzu等产品与趋动OrionX产品的兼容和适配，将更好地支撑企业级客户AI应用的快速发展。
此次联合测试作为VMware 生态合作计划VMware VCF with Tanzu GPU 池化解决方案一部分，后续会继续安排更多生态伙伴创新厂商的方案测试。敬请持续关注。
