渲染集群解决方案(服务器).doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流渲染集群解决方案(服务器)【精品文档】第 17 页第一章 系统总体设计1.1 设计原则系统的整体完整性与各子系统的相对独立性相结合。贵公司计算机系统应该是一个完整的系统,它涉及到多个业务和职能部门,由于各部门工作的相对独立性,因此,系统模块划分时,既需要顾及处理各子系统之间的有机联系,又需要考虑各子系统的相对独立。这样,整个系统才具备可延展性和可配置性;技术的先进性与技术应用的合理性相结合。目前,计算机技术发展日新月异,新的技术和新的产品不断涌现,为用户提供了选择的自由度,也为用户带来了选择的疑惑:用户难以把握怎样的选择才是不落伍的、才是实用可靠的。因此
2、在系统设计时,对所采用的新技术或新产品,不仅要考虑其先进性和新颖性,而且要切合实际地分析它对整个系统带来的实际的、整体的效益,我们认为:技术和产品的成熟性和实用性对用户更有意义,所以,先进性和新颖性只能是参考依据,而成熟性和实用性才更加重要,况且,新颖常常伴随昂贵。当然,其“先进”和“新颖”的品质,同样是我们选择的要素,因为它代表着潮流和方向;投资的经济性与未来需求扩展的可能性相结合。在建立一个大型的计算机应用系统(包括网络建设、系统配置、应用开发)时,往往希望所建立的系统不仅价格经济,而且功能完善、性能优越、既满足现时的需要,又能包容未来扩充的可能性。而事实上,投资的经济性和投资保护往往是相
3、互矛盾的,基于此,我们需要认真地在投资的经济性和投资保护之间找到恰如其分的平衡点。让客户每一分钱的投资都有效、都有实际意义,过分地顾及未来的扩展,常常是“计划赶不上变化”,所以,我们的原则是:满足现时需要为主,适应未来扩展为辅;标准化、开放性。标准化、开放性是当今技术发展的方向,也是我们追求的目标。只有标准化、开放的系统才是有生命力的、才是能够适应未来发展的需要的。1.2 系统设计目标总体目标:满足现时业务和系统环境的需求,满足未来业务量不断发展的需求的一整套高性能价格比系统方案。对于数据的操作,包括数据更新、汇总、分析、预测等都可以在同一个系统平台上实现,可以更有效地把数据应用到企业的核心业
4、务方面。这个硬件平台需要有很高的稳定性和安全性,并且拥有接近大型主机的处理能力,可以24小时不停处理数据,能满足5年的发展需要而此平台仍处于行业的领先水平。系统应具备高可用性,当系统内部发生单点故障(SPOF)的时候,不影响其核心业务的正常运行。备份机器可接管发生故障的机器上的应用。甚至在关键数据存储应用方案达到均衡负载集群处理能力。系统具有高可扩展性,以满足将来由于数据的增加而对硬件升级的要求。高可扩展性目前企业业务正在快速发展。因此,主机系统在CPU、存储容量等方面的纵向扩展性应能满足将来发展的要求,性能指标应能满足5年内系统发展所需的存储量和处理能力的要求;同时应能适应横向扩展的要求,以
5、便今后建立多机集群系统。高可用性开放式系统的硬件及系统软件一定要有接近大型主机的可靠性和稳定性。要保证制造业务系统不要受各种软硬件故障的影响而持续运行,其中任何一台服务器发生硬件故障时,另一台能即时提供服务,使对客户的影响降至最低。高安全性主机系统关系到整个公司运作,有关业务数据的准确安全可靠是至关重要的。因此,主机系统应当具有良好的稳定性、可靠性和安全性。易于管理系统管理基于“集中管理,单点监控”的思想。满足贵公司系统和应用软件安装、用户管理以及系统监控等各方面的要求。第二章 系统设计方案2.1 客户现状及设计目标2.1.1 目前环境: 无论是3D动画软件还是2D图像合成,免不了会耗费掉很长
6、的渲染时间,尤其当制作的图像是电影规格或是HDTV时,渲染更繁重。仅仅使用单台或者多台工作站进行渲染计算,速度非常慢,并且在渲染计算过程中制作人员已经无法使用工作站再进行其他工作。单机渲染的制作方式严重影响了动画产品的制作效率。与此同时,随着视频技术的高速发展,数字电视、高清电视的普及,对高清节目的制作也提出了更高的要求。一般而言,高清电视节目制作时所需的渲染时间大约是标清节目的4倍到5倍,这样的渲染速度几乎是不能接受的。所以国内现在很多团队都在问一个同样的问题,我们如何解决渲染问题,是否需要渲染农场? 看看目前国内大多数制作团队的工作方式:“白天制作,晚上渲染”或者是“渲染占去了白天、晚上的
7、时间”。如果是前者,白天制作完的场景在晚上就能渲染完成,那么你可能不需要渲染农场。但是如果是后者,就该考虑一下是否需要额外的机器来完成渲染工作了。再来看看平时项目的渲染效率。如果平均渲染时间每帧画面超过5分钟,而制作时间和渲染时间的比例达到甚至超过3:1,那么可以考虑渲染农场的问题了。最后再来看看项目制作过程中的需求。通常来说,大部分的制作人员还不太习惯使用网络渲染。对于一个百人的团队,当要考虑制作大中型项目的时候,就得考虑提前半年以上的时间购置渲染系统,留给制作人员和渲染农场调试磨合的时间。综合来看,如果上述问题是制作团队已经遇到的问题,那么说明,用户可以考虑是否应该购买一套渲染农场了。 面
8、临问题: 1网络性能瓶颈。百兆的局域网环境可以满足教学的要求,但是在百兆网络环境下进行渲染计算的效率是极其低下的。 2 存储性能瓶颈。在渲染时,多台客户机同时对某个共享进行读写,单台服务器的磁盘I/O无法满足这个需求,导致渲染出现瓶颈,效率不高。 3. 渲染工作的效率低,导致整个开发和制作项目的周期拉长。2.1.2 分析及建议:渲染集群应用特点分析:1)CPU计算量大 渲染应用通常会占用大量的CPU资源,一个分辨率较高的画面在渲染时会耗费几小时甚至十几个小时的时间。CPU基本上满负荷运行。 2)内存带宽高 渲染任务开始后,大量的材质贴图将被读取到内存中,然后开始渲染图像,在此过程中,CPU与内
9、存的通讯非常频繁。分辨率越高,材质贴图越多,内存带宽要求越高。 3)网络带宽高 在通过渲染农场进行网络渲染时,一旦管理服务器下达渲染任务,所有的计算节点便开始从网络共享存储中去读取材质贴图和目标文件,因此,高带宽的网络将大大地缩短预读数据的时间。提高整体的渲染效率。根据渲染集群的特点,在进行计算时,对网络带宽的速度和稳定性方面的要求较高,所以方案建议使用千兆交换机来解决网络性能瓶颈问题。在进行渲染计算时,多台计算节点需要对计算结果进行频繁的读写操作,这要求计算结果存放位置需要有较好的磁盘读写性能,可以通过在服务器中构建磁盘阵列来解决存储性能瓶颈,同时也可以为渲染集群提供大容量的存储空间。2.2
10、 系统解决方案:针对渲染农场的基本架构以及渲染计算的特点和需求,我们采用正特服务器集群系统来搭建渲染集群。整个渲染农场大致包含下列部分: 分发管理/文件服务器:部署渲染分发管理软件,用于渲染节点和渲染任务的分发和管理,外接外置存储,为渲染节点提供高带宽共享存储。 渲染节点:部署渲染器,执行分发管理服务器派发的渲染任务。 外置存储:用于存储渲染任务所需的材质文件和渲染完成的各种图片。(可选,可以在将来进行升级) 方案拓扑图:方案说明: 方案通过不同组合可以适合各种规模用户的渲染应用,渲染集群内部通过千兆以太网连接起来,所有计算节点由管理分发服务器进行统一监管,同时负责管理存储并建立与分发管理服务
11、器以及计算节点之间的数据共享。 图中所显示的办公区域的个人工作站,制作人员平时上班时间可用来制作设计。然后将需要渲染的文件上传至管理节点存储中,通过管理节点来提交渲染任务。管理节点服务器主要是用来管理整个渲染农场,它除了接收用户/工作站所指派的渲染任务外,也会针对所有的Render Farm下达渲染的命令,还会不定时的来检查每个计算节点的使用状况,如果发现有计算节点处理闲置状况时,就会另外再指派新的任务给这些闲置的计算节点,同时管理节点也是控制整个数据的流量中心,所以管理节点与网络和存储端的通讯和IO带宽要求也会比较高。渲染计算重点使用的是CPU的处理能力,所以方案中渲染服务器使用Intel的
12、至强5500系列的CPU,以保证渲染集群具有强大的计算能力,可以缩短计算所需要的时间。Intel 5500系列处理器的计算能力:为了在最短的时间内完成最大的计算量,不仅需要处理能力更强的处理器(特别是64位以上高精度浮点计算能力),而且需要利用集群或大规模并行处理(MPP)体系结构等系统技术、支持更多数量处理器的并行计算机系统。采用英特尔 微体系架构(代码 Nehalem)的英特尔 至强 5500系列处理器可为最值得信赖的服务器架构赋予最高智能性能。英特尔 至强 5500 系列处理器是全球自适应能力最强的服务器平台,能够根据您的计算工作负载的具体要求实时调节性能和能源使用情况,同时还支持 IT
13、 管理人员实施手动调节。英特尔 至强 5500 系列处理器集成了多项智能创新技术: 英特尔 智能加速技术(Intel Turbo Boost Technology)与英特尔 智能节能技术(Intel Intelligent Power Technology)相结合,可为用户提供所需的出色性能,支持处理器以超出额定频率的速率运行(以提高特定工作负载的运行速度),同时降低使用率较低时的功耗。 英特尔 超线程技术 可充分发挥大容量高速缓存和高内存带宽的优势,为多线程应用提供更高的吞吐率和响应能力。 英特尔 快速通道互联技术(Intel QuickPath Technology)和集成内存控制器可加快
14、处理器与面向带宽密集型应用的 I/O 控制器之间的流量速度,为技术计算带来 3.5 倍的应用带宽2. 内存容量:每个计算节点配置12G DDR3内存,最大可支持到24GB,这样可以充分发挥整个服务器系统的强大动力。采用DDR3内存,DDR3内存具有以下优势:降低功耗DDR3内存工作环境为1.5v,与DDR2 1.8v相比,降低了17%,改进的绿色设计节省了大约30%的电力需求。加快速度与DDR2相比,内部存储单元的 I/O数据传输速度提高8倍,从而加快总线速度并提高高峰期的吞吐量;速度几乎是DDR2的2倍提高性能DDR3的主要优势是更高的带宽,在1个时钟周期中传输8位数据的。而DDR2只能在1
15、个时钟周期中传输4位数据。提高密度DDR3标准目前支持1Gb- 4Gb的内存颗粒容量,未来可以支持16GB的最大内存模块。改进信号质量DDR3 FBGA (Fine Ball Grid Array)内存封装工艺上有所改进,物理尺寸更小,从而大幅度提高了每平方英寸的数据存储量。这种全新设计支持更高效的散热路径,降低了产品物理重量并提高了信号传输质量,从而提高了内存可靠性。数据完整性DDR3配备热传感器,用于持续刷新设备中的数据,以确保数据完整性并避免数据传输期间的数据泄漏3. 系统带宽:数据量的增加促使处理器和内存、内存与磁盘间的信息交换量的急剧增加。为了能够以最快的速度传输信息,要求提供足够的
16、系统带宽,保证内存能够及时向多个处理器提供足够的数据。每台渲染服务器中都使用了intel 5500系列的芯片组,该芯片组使用QPI技术,QPI高速互联方式使得CPU与CPU之间的峰值带宽可达96GB/s,峰值内存带宽可达34GB/s。这主要在于QPI采用了与PCI-E类似的点对点设计,包括一对线路,分别负责数据发送和接收,每一条通路可传送20bit数据。这就意味着即便是最早的QPI标准,其传输速度也能达到6.4GB/s总计带宽可达到25.6GB/s,能满足未来CPU与CPU、CPU与芯片的数据传输要求。方案优点:1通过渲染集群,用户可以大大缩短产品制作时渲染所耗费掉的时间。2对于渲染农场解决方
17、案用户完全可以针对自身需求来选择所需节点的数量,并且随时可以针对自己企业业务的增加而进行扩展。3解决了网络的瓶颈。千兆的网络环境可以提高集群计算的效率。4解决了计算存储I/O性能的瓶颈。通过磁盘阵列带来高速的读写性能,可以解决渲染计算时对存储I/O的性能要求。5管理和使用方便。通过远程登录管理节点,在不同的场合均可方便的使用和管理集群。6强大的计算能力。渲染服务器均使用性能强大的Intel 5500系列处理器,可以大大缩短渲染的时间,提高工作效率。第三章 产品配置和介绍31 方案配置:组成单元配置描述单位数量计算节点SR5108T2Intel XEON 5520四核处理器62GB DDR3内存
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