HP数字动漫平台之集群渲染技术解决方案

1 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 中国惠普 有限公司 2010 年 04 月 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 2 目 录 目 录 . 2 第一章、 前言 . 3 1.1 背景介绍 . 3 1.2 国内动漫行业现状 . 4 1.3 动漫产业展望及趋势分析 . 4 第二章、 数字动漫基地的基础平 台 . 6 2.1 数字动漫基地基础平台的组成及建设原则 . 6 2.2 数字动漫基地介绍 . 8 2.2.1 Render farm（渲染农 场）概念： . 8 2.2.2 采用 Render farm（渲染农场）的必要性 . 9 第三章、 动漫渲染方案设计 . 10 1、 硬件平台 平台设计 . 10 1.1 渲染农场业务流程 . 10 1.2 渲染农场平台架构拓扑图 . 10 1.3 渲染计算服务器 . 13 1.4 渲染管理服务器 . 16 1.5 存储设备 . 16 1.6 计算网络部分 . 19 1.7 操作系统选择 . 20 2 软件平台 . 20 2.1 Render farm 集群渲染管理平台软件 . 20 2.2 前端 3D 制作软件 . 21 第四章、硬件设备及软件的选型 . 24 1、硬件选型 . 24 1.1 渲染集群系统 . 24 1.2 文件存储系统 . 27 2、软件选择 . 28 2.1 Render farm 集群渲染管理平台软件（选 择一） . 28 2.2 所需要的各类软件（三维、平面、影视合成、多媒体编程软件等） . 29 2.3 后台渲染专业软件 . 31 第五章、惠普 绿色设计架构助力动漫 . 33 1 HP DSC 精确制冷实现绿色数据中心 . 34 2惠普刀片系统：绿色数据中心的关键生产线 . 35 第 六章、成功案例分享 . 38 1、国内动漫案例分享 . 38 1.1 沈阳动漫公共技术平台 . 38 1.2 北京软件产品质量检测检验中心动漫平 台 . 39 1.3 上海文广集团（ SMG）数码视觉基地 . 40 2、国外动漫案例分享 . 40 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 3 第一章、 前言 1.1 背景介绍 随着数字 动漫 对人们生活产生的深远影响，动漫作品也越来越受到人们的喜爱，动漫产业在 近几年的蓬勃发展，得到了我们国家和各级政府的高度重视。在发达的欧美国家，动漫产业不仅重要，而且是支柱性产业之一，年市场的总量都在数百亿乃至数千亿美元之上。 动漫平台所渗透的领域极其广泛，如动画、游戏动漫、电影、电视、图书出版、工艺礼品卡通、广告片等设计制作，为个人、公司、企业、园区、高校等提供租用服务。为了完善原有动漫产业的技术短板，推动相关的产业发展，真正产生产业链效应。 三维动作工作室是动漫公共服务平台中的一项资源，为动漫企业提供数据服务及三维制作流程。 可以说，它在生活中无处不在，毫无疑问它是一项大产 业。由于它产业基础庞大，在中国至少每年具有 1000 亿市场的开发价值，对促进整个国家经济发展具有重要作用。可以预见，未来 2-5 年内，中国动漫市场将达到一个空前的繁荣程度。 中国动漫市场有着巨大潜力，以及国内优秀的原创力资源，而来自日、韩、欧、美等国的动漫游戏产品却占据了中国市场的大半江山，相比之下国内动漫产业发展明显滞后，“产业链效应”也没有真正形成。因此，鼓励和扶植优秀原创作品的商业化，建立对动漫发展效果显著的技术平台、有效整合周边产业资源成为当前振兴民族动漫产业发展的重要任务。 据文化部有关部门预测： “如果经过 5 至 10 年的时间，动漫产业在国民生产总值中的比重能够从目前的十万分之一提高到百分之一，那么我国动漫产业就具有 1000 亿元产值的巨大发展空间，预计今年总创收可达 117 亿元人民币。”由此，尽快地发挥政府的职能作用，建立公共技术平台为动漫产业发展服务是一个能够尽快实现为动漫企业服务，带动产业发展的头等大事。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 4 1.2 国内 动漫行业现状 现阶段正是中国动漫产业发展的关键时期，制约国内动漫产业发展的因素有很多，例如剧本、资金、设备等等，但是最关键的是设备问题。经验表明，公共技术平台建设，是发展动漫产业最关 键、最重要、最急需的一个环节，是吸引企业入驻的强有力的手段，是推动产业发展的不可缺少的技术支撑。建立公共技术服务平台能增强政府的服务功能，降低创意企业的投入成本和运营成本，形成企业聚集效应，推动产业发展。 现在，全国动漫产业的竞争越来越激烈，目前国家科技部、国家新闻总署、国家广电总局、国家文化部已经先后授牌在全国建立了北京石景山 、北京软件园 、上海多媒体产业园、广州天河软件园、长沙软件园、成都数字娱乐软件园、上海美术电影制片厂、中央电视台中国国际电视总公司、三辰卡通集团、中国电影集团公司、湖南金鹰卡通有限公司 、杭州高新技术开发区动画产业园、常州影视动画产业有限公司、上海炫动卡通卫视传媒娱乐有限公司、南方动画节目联合制作中、深圳市动画制作中心、大连高新技术产业园动漫长廊、苏州工业园区动漫产业园、无锡太湖数码动画影视创业园、长影集团有限责任公司、江通动画股份有限公司、四川动漫基地等共计 20 余家基地，很多基地已经走在了前面，投入巨资建立了公共技术平台来发展动漫产业。 1.3 动漫产业展望及趋势分析 综观中国动漫产业，虽然已经取得了一定的成绩，但是从动漫作品和形象的创作到动漫形象的传播再到开发、销售衍生产品，整体产业链 的运作和单个环节都存 在着很多的问题。我国动漫产业所患的是一种综合性的症状。但我们必须看到，现在摆在我国动漫产业面前的是一个巨大的机遇，社会对动漫产业已经普遍认同，产业化概念逐渐清晰，国家也为鼓励该产业的发展做出政策、经济上的倾斜，相关业界人士更是为此而努力奋斗，国内动漫产业的市场也在扩大当中。只要我们抓住机遇，找准方向，找出存在的问题各个击破，就一定能够创造出我们自己的动漫形象和动漫品牌，使我们的动漫产业发展起来。 1）建立完整的产业链 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 5 在我们研究了国外动漫产业成功的经验之后，很多专业人士提出动漫产业发展 的关键在于构建一条完整合理的产业链。所谓产业链即产业价值链，在产业经济学中，一般称之为产业关联。在动漫产业中，产业链具体是指通过动画漫画创造出动漫形象，利用这一形象对动漫作品进行二次开发利用，提升动漫作品的附加值，进行衍生产品如文具、玩具、游戏、电影的开发。 2）创造优秀的动漫作品和动漫形象。 构建产业链的关键在于创造出优秀的动漫作品和有着足够吸引力的动漫形象，这是产业链的开端。动漫产业又称为形象产业，可见动漫形象的重要性。 3）开发衍生产品。 通过开发衍生产品来牟利是动漫产业价值链的终端，也是动漫产业中利 润最大、操作空间最广的一个环节。一般来说，表层上的动漫衍生产品包括音像制品，小 说，游戏，玩具模型，服装等。深层的衍生产品可以以形象授权方式进入更广泛的领域，比如旅游产业等。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 6 第二章、 数字 动漫 基地的基础平台 2.1 数字 动漫 基地基础平台的组成 及建设原则 渲染集群系统（服务器集群） 管理服务器 文件服务器 及 文件存储及备份系统 高性能图形工作站 以太网交换机 Render farm 集群渲染管理平台软件 渲染引擎 所需要的各类软件（三维、平面、影视合成、多媒体编程软件等） 2.1.1 实用性和集成性 无论是系统的软硬件 设计、还是集成，均应以适用为第一宗旨，在系统充分适应学院教学业务需求的基础上进而再来考虑其他的性能。该系统所包含的内容很多，系统设计者必须能将各种先进的软硬件设备有效地集成在一起，使系统的各个组成部分能充分发挥作用，协调一致地进行高效工作。 2.1.2 标准性和开放性 只有支持标准性和开放性的系统，才能支持与其他开放型系统一起协同工作，在网络中采用的硬件设备及软件产品应支持国际工业标准或事实上的标准，以便能和不同厂家的开放型产品在同一网络中同时共存；通信中应采用标准的通信协议以使不同的操作系统与不同的网络系统 及不同的网络之间顺利进行通讯。 对于处于同一工作范围内的网络设备，要求硬件设备符合 NEBS 标准体系认证，保证运行设备不会对其他提供服务的设备造成负面影响，不会对人HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 7 和环境造成伤害，降低火灾隐患。 2.1.3 先进性和实用性 系统所有的组成要素均应充分地考虑其先进性。我们不能一味地追求实用而忽略先进，只有将当今最先进的技术和我们的实际应用要求紧密结合，才能获得最大的系统性能和效益。 网络的安全是至关重要的，对网络安全隐患的预防、以及在网络出现安全问题时的快速定位和控制是网络建设中应该首要考虑的问题，在网络方案中 提供解决的方式和手段。在某些情况下，宁可牺牲系统的部分功能也必须保护系统的安全。 2.1.4 成熟性和可靠性 作为信息系统基础的网络结构和网络设备的配置及带宽应能充分地满足网络通信的需要。网络硬件体系结构应在实际应用中能经过较长时间的考验，在运行速度和性能上都应是稳定可靠的、拥有完善的、实用的解决方案，并得到较多的第三方开发商和用户在全球范围的广泛支持和使用。同时，应从长远的技术发展来选择具有很好前景的、较为先进的技术和产品，以适应系统未来的发展需要。 2.1.5 可维护性和可管理性 整个信息网络系统中的互 连设备，应是使用方便、操作简单易学，并便于维护。对复杂和庞大的网络，要求有强有力的网络管理手段，以便合理的管理网络资源，监视网络状态及控制网络的运行。因此，网络所选网络设备应支持 SNMP、 RMON、 SMON 等协议，管理员通过网管工作站就能方便地进行网络管理、维护甚至修复。 在设计和实现计算机应用系统时，必须充分考虑整个系统的便于维护性，以使系统在万一发生故障时能提供有效手段及时进行恢复，尽量减少损失。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 8 2.1.6 可扩充性和兼容性 网络的拓扑结构应具有可扩展性即网络联结必须在系统结构、系统容量与处理能力、物 理联接、产品支持等方面具有扩充与升级换代的可能，采用的产品要遵循通用的工业标准，以便不同类型的设备能方便灵活地联接入网并满足系统规模扩充的要求。 2.2 数字 动漫 基地 介绍 数字动漫基地总体结构图如下： 2.2.1 Render farm（渲染农场）概念： Renderfarm （渲染农场） 是行业内一种多 CPU 集群，集中了多种软硬件，可以针对三维动画、影视制作项目进行高效率、高品质、多方式的专业渲染服务 . Render farm（渲染农场）其实是一种通俗的叫法，实际上我们应该叫他 “ 分布式并行集群计算系 统 ” ， 这是一种利用现成的 CPU、以太网和操作系统构建的超级计算机，它使用主流的商业计算机硬件设备达到或接近超级计算机的计算能HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 9 力。 Render farm（渲染农场） 是一个高性能、高可靠、低成本的解决方案，支持三维及合成软件的网络渲染。经过测试的软件有 3ds max、 Combustion、 Maya、Softimage、 Shake、 AfterEffects，以及基于 Linux 的多线程计算密集型应用等。 2.2.2 采用 Render farm（渲染农场）的必要性 1. 质量要求提高 随着数字艺术制作手段的更新和数 字电影、 HDTV 标准的普及所带来的海量数据，数字化影视制作对计算机的总线带宽计算速度等硬件要求越来越高。从高速磁盘阵列、海量内存、专业显卡到视频压缩卡、特技卡等专用芯片来提升制作时的实时性能。 2.制作产生了瓶颈 用于生成最终效果的 CPU，无论是单处理器的商用机还是双处理器甚至四处理器的工作站在面对视频处理中的庞大计算量时，其处理能力都是十分有限的，即便是多处理器的工作站使用数小时渲染一帧较复杂场景也是很平常的事情。那么对于一个数分钟或者几小时拥有上万帧的成片，其渲染时间将是十分漫长的。这个问题已经成为 CG 产业的最大瓶颈。 在商务应用中这种结果的滞后性影响到影视制作人员的创意以及思维的连贯，对作品质量有很大影响，同时这种延时也成为制作周期中难以回避的一个环节。虽然我们可以通过将多台工作站联网渲染的方式略微提高这一过程的效率，但所有参与的机器将丧失其继续创作的能力，有时候这种方案是不划算的，我们需要的是一个专门负责渲染的计算机群。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 10 第三章、 动漫渲染 方案设计 Render farm（渲染农场）群集系统按照功能来进行分类 ，可分为 渲染计算服务器、渲染管理服务器、连接交换机、存储设备 等四部分。其整体 拓扑 图如下： 1、 硬 件平台 平台设计 1.1 渲染农场 业务流程 1.2 渲染农场平台架构拓扑图 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 11 动漫渲染平台推荐架构示意图 动漫渲染平台机柜摆放示意图 （根据实际机房环境部署） HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 12 动漫渲染 节点机柜连线后视图 动漫渲染管理节点存储机柜连线后视图 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 13 方案配置如下： 序号 设备名称 型号 描述 数量 1 计算结点 BL2*220c PC 刀片服务器； n 2 颗至强 E5506 CPU，每路内核数量 4， CPU 主频 2.13GHz； 内存容量 6GB DDR3 内存，最大可扩展至 96GB 千兆以太网口 2 个 1 块 250GB SATA 硬盘 远程管理端卡 1 个 三年 5*9 原厂服务，第二个工作日到场；含原厂上门安装服务 2 刀片机箱 C7000 刀片中心高度大于等于 10U； n 06 年以后发布的新机箱； 每个机箱支持 16 个以上刀片服务器刀片笼子； 支持基于 Windows/Linux/Unix 操作系统的刀片服务器混插； 冗余电源风扇，电源模块无分区供电， N+1 全局电源冗余， N=5； 以太网络模块 2 个千兆网络直通模块，对内 16 个千兆端口，对外 16个千兆端口 I/O 模块扩展数量 8 个 ； 三年 5*9 原厂服务，第二个工作日到场；含原厂上门安装服务 3 存储 Lefthand 或 X9000 n n 4 机柜 42U 工业标准机柜及侧板和前门 n KVM 配置 1U 高折叠式液晶显示器 17、键盘、鼠标， 16 口 KVM 切换器 n 1 3 渲染计算服务器 计算节点是整个集群系统的计算核心，它的功能就是执行计算。这需要根据你的需要和预算来决定采用什么样的配置，对于集群系统来说，双 CPU 服务器 作为渲染节点具有广泛的用户群，以及更高的性价比。 HP公司作为在技术计算领域的传统领先厂商，近年大举进入 DCC市场并获得了成功。在美国， HP公司已经和 Dreamworks， Disney等著名电影公司达成了长期合作联盟，以 HP的工作站和服务器为主要计算平台制作出了 Shrek， SpiritHP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 14 等体现当今最高动画制作水平的高票房动画片。同时， HP公司又非常注重与 3D动画设计人才的摇篮动画学校的紧密合作，如“ The Art Institute” ,“ Savannah Colledge of Art and Design”(SCAD) 等全球最大的艺术院校都已经采用 HP的图形工作站作为教学用机。 在此援引中国 IT权威媒体 CCW的报道：“ 根据 IDC统计，全球 DCC硬件平台的市场占有率 HP名列前茅 ，市场份额超过 20。这是由于 HP拥有性能强大的 NT、 Unix、 Linux工作站、服务器和存储系统产品，满足了用户对数字媒体制作各方面的要求。它的高性能得益于 HP的一系列创新技术。 ” 2008 年 Weta 数据中心重新装配了 10000 平方米的机房，填满了惠普 BL 2x220c 刀片式服务器，总计拥有 4 万多个处理器和 104TB RAM，通过光纤连接读写大约 3PB 的数据。多重 10G 网络连接紧密的包裹起上述装备。因为数据流要求绝对稳定，所以所有运算都不能借助互联网，而需通过本地机房网络以尽可能高的带宽完成。为保持机房平稳运转， Weta 装配了强制水冷设备，提升地板增强散热，但也只是勉强抵挡为阿凡达这样的电影运算时散发出的强大热力。好在他们的选址让冬天需要的制冷成本大大降低，全水冷的总造价要低于使用空调的费用。每年因为调整一度室温，他们可以节省几万美元。数星期前，这个数据中心因为比同等规模的机房节省 40%制冷成本而获节能奖。 该渲染 群集系 统名叫 “ 阿尔弗雷德 ” 的多任务阶梯式架构，把一个大任务分成数千个独立的小单元来处理。每当有 CPU 完成任务空闲，就会被随机分配新的任务。在高峰时段，阿凡达每天要处理 10000 多个任务，也就是大约 1300-1400万个小单元。这是因为 24 帧每秒的电影画面每一帧都要独立的拆出来加以渲染。数据中心要处理每秒 7-8GB 的数据，最近一段时间还要 24 小时连续运行。设备运行既不能太快，也不能太慢，而需要保持稳定的速度。而相比之下，阿凡达成品源文件的数据容量就要微小得多了，仅仅是每帧 12MB左右的数据，每秒 288M或每 分钟 17.28G。其实这个数字也很吓人。 在此方案中建议选用 HP 公司的 BL2x220c 刀片式服务器作为计算节点服务器，其 HP ProLiant BL2x220c 具备极高的密度，十分适用于注重计算性能和电源效率的客户。 每个机箱最多支持 32 个服务器节点，每个节点支持 2 路四核HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 15 CPU 和最高 96GB 内存，对于每个 42U 机架来说， BL2x220c 最高可扩展至 1024 个核心。每个节点标配两个千兆以太网端口， 推荐 升级至 10GB 以太网或InfiniBand，实现高性能、低延迟的互连。 BL2x220c 提供了业界领先的计算密度和电源效率。 具体部署物理规格计算如下： （此处根据实际渲染节点数量计算 ） *数据计算来源： HP 功率计算器 设备名称 数量 高度 重量 （公斤） 散热 输入电源（最大） 1.直连存储： HPLefthand P4500 2U 2.渲染节点： BL2*220 10U 3.管理节点： HP DL 管理服务器 2U 4 机柜 42U 5. 核心交换机 Procurve 5412 7U HP ProLiant BL2x220c 具备卓越的计算密度。 性能 每个服务 器节点最多支持 2 路英特尔 至强 5500 系列四核处理器 每个服务器节点配备 x8 夹层卡，用于 I/O 扩展 每个服务器节点标配 4GB (2x2GB)PC5200 DDR2 内存，最高支持 16GB。 管理 每个服务器节点均配有嵌入式 iLO2 Blade Edition，用于远程管理 每个服务器节点通过 iLO Select 实现电源管理和功率封顶功能 面向 HP BladeSystem 的 HP Insight Control Environment 是一款易于安装的软件套件，它可以提供全面的系统状态监控、远程控制、 操作系统部署、电源管理、漏洞扫描和补丁管理等功能 其它 每个 c7000 机箱内最多可以部署 32 个服务器节点，每个 c3000 机箱内最多可以部署 16 个服务器节点 每个 42u 机架最多 1024 个处理器核心和 2TB 内存 刀片服务器可以有效减少花销，并可以通过集成的远程管理功能在全世界任何地方实现远程管理。 刀片服务器是一款功能强劲，超高密度的企业级应用服务器。刀片服务器带有冗余电源和冗余风扇，所有的服务器都安装在一个机箱中，并带有集成的远程管理专用服务器，采用专用网络通讯进行管理。 刀片服务器模块式 架构更多采用的特殊设计可以有效减少构建 IT 环境的时HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 16 间，通过使用刀片服务器和相关的增值快速部署软件包，可以对多台服务器进行部署和快速再部署，刀片服务器可以根据客户的要求进行配置以及修改配置，而所有这一切操作只需要短短的数分钟时间 . 使用刀片服务器可以在不增加占用面积的情况下提高系统的能力，在一个 42U机柜中可以支持多达 128 台服务器 1.4 渲染管理服务器 管理服务器主要承担两种任务，为计算节点提供基本的网络服务，以及调度计算节点上的工作，通常集群的工作调度程序应该运行在这个节点上。在Renderfarm 集群系统中，允许管理服务器以及所有的计算节点都可以作为管理节点管理渲染进程。 1.5 存储设备 如果集群系统的应用运行需要大量的数据存储，比如 HD 素材等，就需要一个存储节点。顾名思义，存储节点就是集群系统的数据存储器和数据服务器。 渲染集群系统对 I/O 存储 系统 有很高 的要求 。 集群应用程序分为计算密集型，通信密集型或是计算 /通信密集兼备的不同类型。 在渲染并行集群上的特定应用有时会产生大量的数据。 产生的数据需要在各个结点之间共享，因此可能造成在控制结点或网络的瓶颈 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 17 存储建设方案一： Lefthand 此方案中 考虑渲染集群系统对于存储 I/O 要求 我们采用了 HP LeftHand 存储系统 ， 存储设备 选型从如下几个方面考虑： 首先 是管理。虚拟机的优势就是集中、系统的集中化管理。虚拟化存储设备在管理上首先要求的就是数据的集中存储，分散的数据将不利于高效的存储，例如存储空间的分配、存储资源的划分等。 第二 ，虚拟化环境中存储系统需要提供简单、快速的部署能力。虚拟主机的扩展和分配是方便的，用户可以在最短的时间内部署虚拟化主机系统，如果后端存储没有良好的支撑能力，虚拟主机就无法完成正常部署，导致上线工作将延后进行。因此 ，能够提供集中管理的存储系统，同时提供快速部署，空间划分，灵活配置的存储系统才能满足虚拟化的环境。 第三 ，很多的虚拟化系统都可以支持基于系统的高可靠管理。例如：系统切换、迁移、灾难响应等。虚拟化环境下的存储系统应该与虚拟化系统具备良好的兼容性，为虚拟化的高可靠性提供良好的支撑平台。 第四 ，面对虚拟化主机的增加，传统的存储系统已经无法提供更好的性能增长。我们知道，传统的磁盘阵列中，当硬盘增加到一定数量时，存储系统无法得到更好的性能， 传统 SAN 阵列一旦配置 就很难变更或“重新供应” 供应问HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 18 题经常被认为是存储管 理 的主要难点，这其中的主要原因就是传统磁盘阵列的存储架构。 能够支撑更多虚拟系统的存储设备，应该具备性能的弹性存储特性， 当主机的增加导致存储的需求加大时，存储系统应该有能力完成性能的提升。 第五 ，从技术角度看，虚拟主机环境为用户带来了更高的主机使用率；从成本角度考虑，虚拟化环境为用户节省了大量的投资 服务器的采购数量大大降低。面对当前不良经济环境，最大限度节省成本成为了用户更为关心的焦点。而低成本并不意味着低效率，优秀的存储产品在低成本的同时，可以提供更加优秀的投资回报率。 第 六 ，系统关系着企业的业务能否正 常的运行，而数据是企业的命脉，任何的数据丢失对于企业来说都是灾难性的。随着容灾热的到来，企业在有条件的情况下采用必要的手段进行数据容灾保护是非常明智的选择。能够支撑虚拟化环境的存储设备，应能提供完备的容灾解决方案，这些方案可以帮助用户降低数据丢失的风险，使得用户在管理上更轻松，使用存储设备时更放心，灾难发生时可以从容应对。 结合动漫基地的实际业务，本方案设计为 采用集中存储解决方案，把 用户动漫渲染后数据集中 整合在一台高可靠性的 HP LeftHand P4000 存储设备 上。 具体描述为： 1、 由于 LeftHand P4000 为 iSCSI 协议的高性能存储产品，因此建议用户在服务器与主机的连接上采用专用（独立使用）的以太网交换机进行存储区域的网络设备，也可设定独立的网段或 VLAN 来避免由于广播风暴导致的网络堵塞以及提升存储网络的数据安全性。 2、 服务器端与 LeftHand P4000 之间尽量采用性能匹配的搭配原则，即：LeftHand P4000 内配置足够的控制器单一来响应客户端提交的 I/O 访问。 3、 IP-SAN 环境可以在线进行服务器端的配置，因此当存储环境完善后，服务器端可以在线进行添加或更改配置，无需影响其他业务系统。 4、 通过存储端的控制，客户端（例如： Windows XP/Linux 等）同样可以直接连接至 LeftHand P4000 设备上，通过以太网直接访问存储空间，HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 19 为用户带来更加灵活的存储方式。 存储建设方案 二 ： X9000 网络存储系统 渲染平台存储系统需要数以千计的文件（渲染节点）的并发访问， 每部电影多于 175,000 帧 ，同时有 上亿个小文件同时播放 ，系统有 存储孤岛造成文件共享困难 ，造成 渲染农场空闲 。 在保持同一名字空间的前提下，以持续的性能和容量扩展能力，管理爆炸性的数据增长 如上图所示 X9000 网络存储系统 是 理想的渲染平台 解决方案 ： 多个设备一同工作 平衡的工作负载 = 持续的性能 在线增加性能 自动重新平衡 益处 消除控制器瓶颈 可扩展和可预期的性能，没有热点 更少的服务器空闲时间 1.6 计算网络 部分 集群计算的进程迁移需要高速硬件连接设备，进行计算机之间的数据传输，可选的设备包括千兆网卡、交换机或者光纤卡以及相应的光纤 交换机。对于中小型的集群系统来说， 可以采用 千兆的传输速率。 在渲染系统的计算网络中，我们 选择千兆以太网网络架构 。采用 HP Procurve 5412，交换容量 680Gbps；至少配置 204 个千兆以太网端口，机箱最大支持 48个万兆以太网端口， SNMP、 Console、 Telnet 以及基于 Web 管理等网络功能 。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 20 1.7 操作系统选择 Linux 是做集群服务器的最佳操作系统，其稳定性和速度都比 Windows 更优秀，但是问题也是存在的。如果 Maya 为主要 Pipeline，选择 Linux 会有很多好处，包括比 Windows 快 1 倍以上的网络访问速度，几乎没有病毒烦恼等；如果是3dmax 或者是 3DMAX 和 MAYA 的混合使用环境，那么就只能选择 Windows 了。 从以上的 内容可以发现， 很多软件可以运行在 windows x64 系统下。如果主要进行 Maya 或者 SoftImage 的渲染，可以将多数计算节点安装为 Linux。反之，就需要多安装 windows 操作系统。 为了节约成本，可以在分发管理服务器安装Windows 服务器版本，为渲染服务器安装 OEM 的 Windows XP 或 Vista。 2 软 件平台 2.1 Render farm 集群渲染管理平台软件 Render farm 是行业内一种多 CPU 集群，集中了多种软硬件，可以针对三维HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 21 动画、影视制作项目进行高效率、高品质、多方式的专业渲染服务 ，其高效 运行是由管理软件来协调、管理的，如下是如今主要的管理软件： Virtual Vertex 公司的 Muster Royer Render NIVIDA Deadline PipeLinefx 公司的 Qube Aceleon 公司的 EnFuzion 2.2 前端 3D 制作软件 前端的 3D 动画软件：目前主要采用 Autodesk 公司 Maya、 3DMax 软件，它是业界功能最强大的 3D 动画设计软件，是制作数位特效与动画时超强的动画组合软件，整合了制作动画最强大的功能与最有效的运用于一个作业环境中，并 提供最流畅的运作流程。 目前 Autodesk 公司的 3D 制作软件已经集成了 Mental Ray 渲染软件功能。 Autodesk 3DS MAX Autodesk 3ds Max ，为创作和媒体专业人员提供了极具艺术特质的工具集。3ds Max 被开发成一个全面的动画软件包，它具有一套深入的并极具生产力的、用于加快工作流的工具集，广泛应用于游戏开发、视觉效果图设计、视觉特效和教育领域领先的三维动画软件。 强大的内置的毛发制作系统、渲染器 mental ray 以及集成的可视化设计工具，将极大地扩展 Discreet 公司三维造型和动画系统的制作能力 。 Autodesk Maya 软件 是世界上最强大的整合 3D 建模、动画、效果和渲染解决方案之一。 Autodesk Maya 还增强了二维图形的画质和真实感。正因为此，电影与视频艺术家、游戏开发人员、可视化专业人员、 Web 和 印刷设计人员纷纷求助于 Autodesk Maya 来实现他们的创想。 Softimage XSI Softimage|XSI 是 Softimage 公司研制的下一代三维动画系统，它是HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 22 业界第一个真正的具有全新概念的非线性动画系统，它大 大地提高了艺术家的创作力和灵活性，从而带来快速的投资回报。 Softimage|XSI 的高级直观的工具包可以进行完美无缺的角色动画、非破坏性的动画混合、高质量交互式的动画生成，它革新了数字艺术家传统制作三维动画的方式，并可应用在视频、电影、广播电视、交互媒介和娱乐方面。 Softimage|XSI 是业界第一个具有较好集成性的非线性动画系统。利用强大的动画混合器，使得动画的混合、过渡、约束、动作和音频都集成在一个用户熟悉的非线性环境里。 Softimage|XSI 实现了一个用户可完全定制的和无固定模式的用户界面 。 Softimage|XSI 是一个基于节点的体系结构，这就意味着所有的操作都是可以编辑的。它的动画合成器功能更是可以将任何动作进行混合，以达到自然过渡的效果。 Softimage|XSI 的灯光、材质和渲染已经达到了一个较高的境界，系统提供的几十种光斑特效可以延伸为千万种变化。 Caustic.Global Illumination 和 Final Gathering 特效使渲染效果到到了空前的效果 。 计算机安全定义： 1、 计算机网络安全包含三方面的涵义： 机密性 指保证系统内的机密信息不被非法访问、窃取，防止泄密； 完整性 指保证系统内的信息不被非法篡改或无意修改，即维护信息的真实性、一致性和有效性； 可用性 指保证系统能够正常地提供服务 ,不会拒绝合法用户的正常使用； 保证系统的安全也即保证系统的机密性、完整性和可用性。 2、安全服务 安全服务是一个系统所具有的安全功能的宏观体现。一种安全服务可由一种和多种安全机制来实现。 OSI 安全体系结构提出了六类安全服务：鉴权和标识服务（ Authentication Service）、访问控制服务（ Access Control Service）、数据保密服务（ Data Confidentiality Service）、数据完整性服务（ Data Integrity HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 23 Service）、拒绝服务（ Non-repudiation Service）。其中，鉴权服务又可以分为对等实体鉴权服务（ Peer Entity Authentication Service）和数据源点鉴权（或确认）服务（ Data Origin Authentication Service）。 3、 安全机制 安全机制是实现安全服务的技术措施，某一个安全机制可以服务 于多种安全服务。 OSI 安全体系结构列举了（ enumerate）八种特定的安全机制，它们是： 加密机制（ Encipherment mechanism） 访问控制机制（ Access Control mechanism） 数据完整性机制（ Data integrity mechanism） 鉴权交换机制（ Authentication exchange mechanism） 流量填充机制（ Traffic padding mechanism） 公正机制（ Notarization mechanism） 安全审计 安全性恢 复 4、 安全体系的设计原则 为了实现上述的安全目标，对于信息系统的安全设计，应基于如下原则： 需求、风险、代价平衡分析的原则 信息系统中没有绝对的安全，需通过安全风险分析，从系统建设需求、安全风险、安全投入、收益等方面找到平衡点，来规划安全体系。 多重保护的原则（全局防御的原则） 任何安全保护措施都不是绝对安全的，都可能被攻破。但是建立一个多重保护系统，各重保护相互补充，当一重保护被攻破时，其它重保护仍可保护信息的安全。 多层次（网络 OSI参考模型中的逻辑层次）保护的原则 安全体系的规划应贯穿 OSI参考模型的各个层次，如在链路层和网络层实施包过滤，在表示层实施加密传送，在应用层设置专用程序代码、运行应用层审计HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 24 软件，在应用层之上启动代理服务等。 网络分段的原则（物理和逻辑） 网络分段是保证安全的重要措施。网络分段可分为物理分段和逻辑分段。网络可从物理上分为若干段，即通过交换器连接各段。对于 TCP/IP可进行逻辑分段，即把网络分成若干 IP子网，各子网通过路由器连接，并在路由器上建立可访问表，来控制各子网间的访问。 设多个安全单元的原则 把整个网络的安全性赋予多个安全单元，如路由器、屏蔽子网、网关，形成了多道安全防线。 易操作、灵活性的原则（安全措施由人完成） 安全措施与网络的灵活性是一对矛盾，安全体系的规划应以不影响系统的正常运转和易操作、灵活性为前提。 最小授权的原则（分散权力，降低灾难程度） 特权（超级）网络要有制约措施，分散过大的集中权力，以降低灾难程度。 综合性原则（设备 技术 策略 管理） 计算机网络系统的安全应从物理上、技术上、管理制度（如安全操作乃至计算机病毒的防范等）上以及安全教育上全面采取措施，相互弥补和完善，尽可能地排除安全漏洞。 由于本系统的特殊性，只是局域网没有外网的互联， 因此 只考虑网络安全和防病毒软件就可以。防病毒软件选用 Symantec 网络 版防病毒软件。 第 四 章、硬件设备及软件的 选型 1、 硬件 选 型 1.1 渲染集群系统 建议选用 HP的刀片式服务器（ ProLiant BL2x220C）。 从目前来看，多核技术对提高计算性能有较大的潜力可挖。由于多内核 x86处理器在性价比、功效和可HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 25 扩展性方面具有极大的优势，这种多内核处理器可以在不改变基础设施的情况下，提高数据中心的生产率。服务器的整合将会变得更加经济，因为更少的主机可以处理更多的工作。 HP ProLiant BL2x220c 刀片服务器可以提供业界最高的计算密度和电源利用率 。 极高的密度 HP ProLiant BL2x220c具备极高的密度，包括： c7000机箱中每 10U的空间支持最多 32个双处理器插槽的服务器节点 每个服务器节点最高支持 16GB内存 每 10U的空间最多支持 64路英特尔 5500系列四核处理器 电源效率 HP ProLiant BL2x220c可提供业界领先的每瓦性能 低功耗英特尔 5500系列四核处理器 支持低功耗内存 Intel San Clemente芯片组支持低功耗的 ECC DDR3内存 采用 HP PARSEC散热架构，可以最大限度提高散热效率，降低风扇的耗电量 具备最高的服务器密度，能够降低机箱的电源成本 行业领先的管理和配置工具 业界领先的管理和配置工具可提供卓越的远程管理和全面的生命周期管理，并有助于提高资源利用率，降低总体拥有成本 HP Integrated Lights-Out 2 (iLO2) Standard Blade Edition（英文）可以提供业界最完善、性能最高的带外远程管理解决方案。 借助新型虚拟 KVM， iLO 2 Standard Blade Edition提供了从一个远程控制台对系统进行管理或维护所需的全部功能。管理员可以利用 iLO 2在任意位置的服务器上对数据中心或远程站点中的系统进行全面控制，从而避免了不必要的途中奔波，显著提高了 IT效率和响应能力。 现在， IT管理员拥有了一套远程管理和控制解决方案。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 26 将 HP iLO 2 Select（英文）升级到 iLO 2 Select Pack（英文）之后，用户可获得更多出色的优势，如功率调节报告、基于脚本的多服务 器虚拟介质以及更高的企业安全性。 iLO 2 Select具有灵活的许可机制，包括站点许可以及 8台刀片服务器套件。 HP Insight Control Environment for BladeSystem（英文）是一款集成的软件套件，用以简化 HP BladeSystem基础设施的供应和管理。 面向 BladeSystem的 Insight Control Environment可以对 HP BladeSystem进行全面管理，包括硬件资源部署、状态和性能监控、软件版本控制以及漏洞扫描和补丁管理。 借助高效的管理软件，您可以将数据中心打造成出色的服务器基础设施，对业务进行全面控制，最大限度提升业务的灵活性，实现切实可见的节省。 各种环境的最佳选择，适用于虚拟化和自动化数据中心 高效 ： 洞察管理技术 (Insight Control)管理 可通 过对 HP BladeSystem 基础设施进行简单可靠的供应、监视和控制，帮助 IT 组织节省大量宝贵时间。通过实现基本 IT 流程的自动化，洞察管理 (Insight Control)软件有助于确保将稀缺的IT 人才集中到积极响应业务需求上，而不是浪费在费时的手动处理以及对系统问题的被动响应上。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 27 节能 ： 惠普 (HP)能量智控技术 (Thermal Logic)与洞察管理技术 (Insight Control)管理结合，可根据应用程序处理的需要调整服务器功率状态，以及改 善 HP BladeSystem 机座中的空气流动和冷却效率，从而有助于更加有效地利用现有的供能和冷却设施。惠普 (HP)新的模块化冷却系统可将单个机架中的冷却功率提高三倍。 灵活应变 ： 通过将惠普 (HP)新的虚拟连接技术 (Virtual Connect)体系结构与洞察管理技术 (Insight Control)管理结合，系统管理员可以根据应用程序需要，轻松地重新配置计算资源，而不会妨碍生产 IP 和存储域网络 2。这一功能与洞察管理 (Insight Control)软件配合使用，可支持系统管理员实现系统故障的自动恢复，而 不必依靠昂贵的集群技术，同时还可帮助减少不断过量预备服务器基础设施的需要。 经济 ： 与服务器、存储和网络松散组合构成的机架安装式环境不同， HP BladeSystem 可将这些要素组合到一个统一的基础设施中，显著降低布线、连接件和端口方面的成本。此外，通过结合高效管理能力、灵活应变能力和节能特性，HP BladeSystem 还可比传统计算环境显著降低运营成本。 1.2 文件存储系统 实现您企业存储的无限灵活性 存储节点采用 HP StorageWorks X9000网络存储系统系列，无需中断系统即可进行扩展无缝 扩展容量：模块化存储基础设施可以在不中断系统的情况下实现从数十 TB到数 PB的存储增长。 单一命名空间，简化管理： X9000采用一个最高可扩展至 16PB的单一命名空间，HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 28 可以提高容量利用率，简化管理。在线扩展带宽和应用性能：完全分布式元数据能够为数据密集型应用和交易应用提供前所未有的高性能。 即时扩展，零宕机： X9000无需数据离线，即可将性能提升到最佳状态，从而避免了昂贵、复杂的叉车式升级。非凡的灵活性超高性能，可以处理所有文件工作负载：无论 I/O工作负载如何，即不管文件和 I/O大小，不管是读取还是写入，是随 机还是连续，都可以实现工作效率最大化。 支持所有的主要文件协议：无论协议如何 (CIFS/NFS)，都能够将 Windows、 MAC、Linux和 UNIX文件数据整合到一个易于管理的存储池中。动态再平衡存储：在存储系统上平均分配文件，消除热点，维护性能水平，响应快速变化的业务需求。利用产品世代优化投资：扩展存储能力，采用新的、不同的存储技术，确保数据一直在线。 数据分层可以优化存储效率： X9000内建有策略管理和自动化文件迁移功能，可以将不常用的数据从成本高昂的存储资源迁移到较为经济的存储资源上，进而降低运营成 本，提高整体存储效率。 模块化按增长付费架构： X9000多层存储可以消除昂贵的过度供应，让您根据业务需求轻松调整存储系统。 2、 软件选择 2.1 Render farm 集群渲染管理平台软件 （选择一） PipelineFX 有一支强大的管理技术支持队伍，他们经验丰富，技术全面。 参加过美国梦工厂制作小蚁雄兵，怪物史莱克，史克威尔公司制作最终幻想的渲染管理。 Qube 是 PipeLinefx 公司的用于电影、视频、游戏的 Render farm 管理系统软件，可以改进和提高生产效率、增加内容的品质、优化硬件资源的功能； 一般用于大型的 Render farm 场所，有自己的专利技术 ,支持 MYSQL 数据库。 增强对常用商业软件支持 maya, Softimage, 3ds Max, Shake, NUKE, mental ray。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 29 增强用户 GUI 管理界面，使管理人员轻松使用。一个 Qube 的管理者可以同时控制多个用户， 管理者可以对计算主机进行个性化的设置，例如 CPU 的速度等； Qube 拥有高度自定义性，可扩展性，可与任何生产线挂钩，支持全天无休渲染。 多线程的 Worker，可以提高 Worker 和 Supervisor 之间的通信能力，同时加强自我修复机制的可靠性 当工作完成的时候，可以自动进行邮件通知； Qube 可以进行很高的个性化设置，可升级，可以被整合到任何的工作流程中，它可以运行在 Linux、 Windows XP、 2000 和 2003，以及 Mac OSX 操作系统上。 2.2 所需要的各类软件（三维、平面、影视合成、多媒体编程软件等） 常用的 3D 软件： 前端的 3D 动画软件：主要采用 Autodesk 公司 Maya、 3DMax 软件和Softimage 公司的 XSI，它是业界功能最强大的 3D 动画设计软件，是制作数位特效与动画时超强的动画组合软件，整合了制作动画最强大的功能与最有效的运用于一个作业环境中，并提供最流畅的运作流程。 后台渲染软件：主要使用 Mental Images 公司的 Mental Ray 渲染软件和 Pixar公司的 RenderMan 渲染软件。 目前 Autodesk 公司和 Softimage 公司的 3D 制作软件已经集成了 Mental Ray 渲染软件功能。 后台渲染软件： 主要使用 Maya batch Render 渲染软件、 Mental Images 公司的 Mental Ray 渲染软件和 Pixar 公司的 RenderMan 渲染软件。 Autodesk 3DS MAX HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 30 Autodesk 3ds Max ，为创作和媒体专业人员提供了极具艺术特质的工具集。 3ds Max 被开发成一个全面的动画软件包，它具有一套深入的并极具生产力的、用于加快工作流的工具集，广泛应用于游戏开发、视觉效果图设计、视觉特效和教育领域领先的三维动画软件。 强大的内置的毛发制作系统、渲染器 mental ray 以及集成的可视化设计工具，将极大地扩展 Discreet 公司三维造型和动画系统的制作能力 。 3DS MAX 主要功能描述 ： 1.动 画 独特的基于权重调整方法的动画控制器子系统充分利用了多重算法，用于驱动任何动画通道，包括用户表达式。 2. 建模 增强的样条线 /面片工作流可以减少频繁的对可编辑堆栈的操作，同时包括了直观的截面操作功能，复位面片切线插值，以及对内部边的缺省滤除。 3.纹理贴图 贴图坐标编辑修改器 Unwrap UV 得到了功能扩展， 可编辑的贴图坐标多达99 个通道，并使用了不同的贴图坐标调整算法 , 直接完成对纹理贴图坐标的控制，显著降低贴图时间。 4.渲染 更快速的、生成照片质量的复合扫描线渲染器，包含了全局照明和照片级灯光工 具，还实现了无限制的分布式网络渲染功能。 命令行渲染技术，使用文本文件和命令行完成批处理操作，文本文件或命令行可设定图像分辨率、反锯齿、超级采样、光线追踪参数、环境设定、文件输出控制、层和网络渲染等数据。 图像区域网络渲染，可以把一个图像的各个部分分解到网络上进行渲染，这对于大型图形格式和大幅面图像来说是理想的选择。 高级动态范围图像（ HDRI）文件（ *.hdr, .pic）可以在 3ds max 6 渲染器中调用或保存，对于实现高度真实效果的制作方法大有帮助。 光线追踪（ mental ray）渲染技术被集成进 3ds max，并且作为每一个 3ds max许可证的一部分，为用户提供了强有力的渲染手段。 HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 31 5.灯光照明 全照片级的 IES 照明系统控制方案，包括：阴影、阴影颜色和强度、投影图像、对比度、边界柔度、弱化及衰减。通过独立的环境光、散射色和高光调节，实现物体表面级别的照明调节。 6.游戏 顶点色绘制修改器（ Vertex Paint）以绘图层的形式发挥作用，它结合了Photoshop 的融合模式、交互式颜色绘制，并将信息分布到 99 个顶点通道中。 7.相机 相机使用时无数量限制，参数设置中提供了业界标准参数，可精确实现 相机匹配功能，保证最终效果。交互式地完成剪切平面、推拉摇移、视场调节、栅格覆盖、 vertigo 变焦、变焦和安全区显示。 8.材质和贴图 整合了无数量限制的纹理贴图， 实现对材质的无限调节手段。 9.视图交互 提供了所见即所得的视图环境，实现单面多重纹理贴图、基于透明贴图的混合透明、 Phong 高光、程序贴图以及像素 /顶点着色效果。 10 脚本语言 MAXScript MAXScript 采用面向对象的脚本语言映射 SDK 对插件参数的访问 。 3ds Max 8 给游戏开发专业人员提供的主要特色 2.3 后台 渲染 专业软件 Mental ray Mental ray 是一个 MentalImages 公司专业的 3D 渲染引擎，它可以生成令人难以置信的高质量真实感图象。可以在 3D Studio 的高性能网络渲染中直接控制 Mental ray 。它在电影领域得到了广泛的应用和认可，被认为是市场上最高级的三维渲染解决方案之一。 Mental ray 为 3ds Max 的渲染能力带来了极其强劲的各类渲染功能，它为全局照明，子表面分别着色、统一的间接照明模型等技术提供了简明的用户界面，其中，统一的间接照明模型保证了不同的 3ds Max 光 能传递模式下的效果的一致HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 32 性。快速的批渲染技术，可以以不同的角度渲染整套静态图像，同时提供了用于调整渲染设定值和不同视图下分层的多种选项。 目前 Mental ray 渲染器 已经集成在了多数 3D 动画制作软件之中； 功能： 全局的照明模拟场景中光的相互反射 借助于通过其它对象的反射和折射，散焦（ Caustic）渲染灯光投射到对象上的效果 柔和的光线追踪阴影提供由区域灯光生成的准确柔和阴影 矢量运动模糊创建基于三维的超级运动模糊 景深模拟真实世界的镜头 功能强大的明暗生成语言提供了灵活的 编程工具，以便于创建明暗器 高性能的网络渲染几乎支持任何存在的硬件 高性能的渲染 -多线程和网络渲染： 将多个处理器连接在一起组成一个系统或者访问网络 单个图像被分割成小方块或者小记录发送到所有可以利用的处理器上，然后重新在主计算机组合在一起 支持高度复杂场景的快速预览渲染 在最后渲染中获得高性能的速度 多平台渲染： 可以在几乎所有专业平台上运行 使用工作室能够使用现有的 Windows NT 和非 NT 平台 支持的平台包括： Windows NT Alpha, Linux-alpha, Linux-x86, SGI, AIX 4, DEC UNIX 4, HP-UX 11, SGI IRIX and Sun Solaris HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 33 第 五 章、惠普绿色设计架构 助力动漫 1957 年起，惠普公司就将企业社会责任上升到公司战略的高度，而注重环保则成为企业社会责任的重要内容。 2007 年，惠普公司取得了财富杂志“十大环保巨人”、新闻周刊杂志“ 100 大环保企业”等诸多荣誉。同时，惠普正致力于将绿色理念全面带入中国。 “我们强调两大理念：一是惠普电脑的绿色是一种产业，二是惠普电脑致力于 实现经济效益与环境责任的最佳整合。” 惠普强调“电脑的绿色也是一种产业”，意为将绿色理念和科技融入到产品研发、设计、生产、运输、使用、回收再利用的整个生命周期，甚至供应链的上下游。 回收再利用也是循环绿色的一个重要环节，惠普在其中投入了巨大精力。惠普电脑的零部件均采用可回收的设计，可重新用在电脑或其他产品中；惠普电脑的机箱均采用免工具拆卸设计，减少了各种塑料、着色金属的使用，更利于产品的回收利用。 同时，惠普电子垃圾回收计划已经持续了 21 年，截止到 2007 年，惠普已回收超过 10 亿磅（约合 45 万吨）电子 垃圾。在中国，惠普已经在全国 78 个城市设立了电子垃圾回收站，并专门开展了一项消费产品回收计划，旨在为消费者和中小企业客户提供对社会和环境负责并简单易行的途径，以处理其废旧计算设备。 2008 年 中国惠普 又 当选为首批 “中国绿色公司 ”标杆企业 : 评选方在阐述惠普获奖理由时认为：惠普以全方位的产品回收计划著称于业界，并把这方面的成熟经验引入中国市场；多年前已设立 “为环境而设计 ”项目，借此在其主导的打印机等产品市场始终保持引领态势；惠普的总体运作并不需要做出特别调整，即可从容应对气候变化等环境问题，并迅速把握相关商机 。在本HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 34 地运作的环境信息公开和根据行业特点来开展公益项目上，惠普也堪称跨国公司的表率。 惠普公司十几年来一直致力于节能降耗技术的研究，并致力于三个层面的创新：一是数据中心层面环境级的节能技术 ；二是针对服务器、存储等 IT 产品在系统层面的绿色设计 ；三是对关键节能部件的研发，如供电、制冷、风扇等方面的技术创新。目前，来自惠普实验室的这些创新技术正在引领业界的绿色趋势。针对数据中心环境层面，惠普推出了全新的动态智能冷却系统帮助客户构建新一代绿色数据中心或对原有数据中心进行改造 ；在设备层面，惠普的新一代绿色刀片服务器系 统以能量智控 (Thermal Logic)技术以及 PARSEC体系架构等方面的创新成为未来数据中心节能的最关键基础设施 ；同时这些创新技术体现在一些关键节能部件上，如 Active Cool(主动散热 )风扇、动态功率调整技术 (DPS, Dynamic Power Saver)等。惠普公司的绿色创新将帮助客户通过提高能源效率来降低运营成本。 1 HP DSC 精确制冷实现绿色数据中心 传统数据中心机房采用的是平均制冷设计模式，但目前随着机架式服务器以及刀片服务器的出现和普及，数据中心出现了高密度服务器与低密度混 合的模式，由于服务器的密度不均衡，因而产生的热量也不均衡，传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求。造成目前数据中心的两个现状：一是目前 85%以上的机房存在过度制冷问题 ；二在数据中心的供电中，只有 1/3 用在 IT 设备上，而制冷费用占到总供电的 2/3 。因此降低制冷能耗是数据中心节能的关键所在。 针对传统数据中心机房的平均制冷弊端，惠普推出了基于动态智能制冷技术的全新解决方案 “惠普动态智能冷却系统” (DSC, Dynamic Smart Cooling)。动态智能冷却技术的目标是通过精确制冷，提高制冷效率 。 DSC 可根据服务器运行负荷动态调控冷却系统来降低能耗，根据数据中心的大小不同，节能可达到20 %至 45%。 DSC 结合了惠普在电源与冷却方面的现有创新技术，如惠普刀片服务器系统 c-Class 架构的重要组件 HP Thermal Logic 等技术，通过在服务器机架上安装了很多与数据中心相连的热能探测器，可以随时把服务器的温度变化信息传递到中HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 35 央监控系统。当探测器传递一个服务器温度升高的信息时，中央监控系统就会发出指令给最近的几台冷却设备，加大功率制冷来降低那台服务器的温度。当服务器的温度下降后，中央监控系统会 根据探测器传递过来的新信息，发出指令给附近的冷却设备减小功率。惠普的实验数据显示，在惠普实验室的同一数据中心不采用 DSC 技术，冷却需要 117 千瓦，而采用 DSC 系统只需要 72 千瓦。 2 惠普刀片系统：绿色数据中心的关键生产线 如果把数据中心看作是一个“ IT 工厂”，那么“ IT工厂”节能降耗不仅要通过 DSC 等技术实现“工厂级”环境方面的节能，最重要的是其中每一条“生产线”的节能降耗，而数据中心的生产线就是服务器、存储等 IT 设备。目前刀片系统以节约空间、便于集中管理、易于扩展和提供不间断的服务，满足了新一代数 据中心对服务器的新要求，正成为未来数据中心的重要“生产线”。因此刀片系统本身的节能环保技术是未来数据中心节能降耗的关键所在。 惠普公司新一代绿色刀片系统 HP BladeSystem c-Class 基于工业标准的模块化设计，它不仅仅集成了刀片服务器和刀片存储，还集成了数据中心的众多要素如网络、电源 /冷却和管理等，即把计算、存储、网络、电源 /冷却和管理都整合到一起。同时在创新的 BladeSystem c-Class 刀片系统中，还充分考虑了现代数据中心基础设施对电源、冷却、连接、冗余、安全、计算以及存储等方面的需 求。 在标准化的硬件平台基础上，惠普刀片系统的三大关键技术，更令竞争对手望尘莫及。首先是惠普洞察管理技术 它通过单一的控制台实现了物理和虚拟服务器、存储、网络、电源以及冷却系统的统一和自动化管理，使管理效率提升了 10 倍，管理员设备配比达到了 1： 200。第二是能量智控技术 通过有效调节电力和冷却减少能量消耗，超强冷却风扇相对传统风扇降低了服务器空气流40%，能量消耗减少 50%。最后是虚拟连接架构 大大减少了线缆数量，无需额外的交换接口管理。允许服务器额外增加、可替代、可移动，并无需管理员参与 SAN 和 LAN 的更改。 目前，惠普拥有完整的刀片服务器战略和产品线，既有支持 2 路或 4 路的ProLiant 刀片服务器，也有采用安腾芯片的 Integrity 刀片系统，同时还有存储刀HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 36 片、备份刀片等。同时，惠普 BladeSystem c-Class 刀片服务器系统已得到客户的广泛认可。根据 IDC 发布的 2006 年第四季度报告显示，惠普在刀片服务器的工厂营业额和出货量方面都占据了全球第一的位置。 2007 年第二季度，惠普刀片市场份额 47.2%，领先竞争对手达 15%，而且差距将会继续扩大。作为刀片市场的领导者，惠普 BladeSystem c-Class 刀片系统将成为数据中心的关键基础设施。 PARSEC 体系架构和能量智控：绿色生产线的两大核心战略 作为数据中心的关键基础设施，绿色是刀片系统的重要发展趋势之一，也是数据中心节能的关键所在。 HP BladeSystem c-Class 刀片系统的创新设计中，绿色就是其关键创新技术之一，其独特的 PARSEC 体系架构和能量智控技术就是这条绿色生产线的两大关键技术。 HP PARSEC 体系结构是惠普刀片系统针对绿色策略的另一创新。目前机架服务器都采用内部几个小型局部风扇布局，这样会造成成本较高、功率较 大、散热能力差、消费功率和空间。 HP PARSEC(Parallel Redundant Scalable Enterprise Cooling)体系结构是一种结合了局部与中心冷却特点的混合模式。机箱被分成四个区域，每个区域分别装有风扇，为该区域的刀片服务器提供直接的冷却服务，并为所有其它部件提供冷却服务。由于服务器刀片与存储刀片冷却标准不同，而冷却标准与机箱内部的基础元件相适应，甚至有时在多重冷却区内会出现不同类型的刀片。配合惠普创新的 Active Cool 风扇，用户就可以轻松获得不同的冷却配置。惠普风 扇设计支持热插拔，可通过添加或移除来调节气流，使之有效地通过整个系统，让冷却变得更加行之有效。 惠普的能量智控技术 (Thermal Logic)是一种结合了惠普在供电、散热等方面的创新技术的系统级节能方法，该技术提供了嵌入式温度测量与控制能力，通过即时热量监控，可追踪每个机架中机箱的散热量、内外温度以及服务器耗电情况，这使用户能够及时了解并匹配系统运行需求，与此同时以手动或自动的方式设定温度阈值。或者自动开启冷却或调整冷却水平以应对并解决产生的热量，由此实现最为精确的供电及冷却控制能力。通过能量智控管理，客 户可以动态地应用散热控制来优化性能、功耗和散热性能，以充分利用电源预算，确保灵活性。采用能量智控技术，同样电力可以供应的服务器数量增加一倍，与传统的机架堆叠式设备相比，效率提升 30%。在每个机架插入更多服务器的同时，所耗费的供电及HP 数字动漫平台之集群渲染技术解决方案 37 冷却量却保持不变或是减小，整体设计所需部件也将减少。 Active Cool 风扇、 DPS、电源调整仪：生产线的每个部件都要节能 惠普 BladeSyste