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浪潮"渲染云"将云计算模式引入动漫行业

  【IT168 方案】在8月19号发布云计算战略不到一个月,浪潮为其“行业云”的新主张找到了落脚点:渲染云。作为行业云的一种,渲染云给动漫基地带来了全Web化的渲染服务模式。在引入这一模式后,渲染业务将简化成三个步骤:客户在线提交任务,渲染云管理中心调度资源进行计算,双方在线进行业务结算。

  9月11日,在2010年DCC行业渲染技术研讨会上,浪潮正式发布了渲染云解决方案,并演示和分享了浪潮帮助动漫企业实现从传统的集群渲染到渲染云的精彩体验。据介绍,浪潮渲染云方案主要解决产业的两大应用问题:一是渲染任务以及异构软硬件资源的自动化管理,实现不同渲染集群、甚至跨Internet不同数据中心之间的渲染任务的均衡分配和管理,提高渲染资源利用效率及投资回报率;二是渲染客户的远程自助服务,终端客户只需要通过Web就可以享受到任务提交、任务进度查看和收费情况等全程服务。

  浪潮集团高性能服务器产品部总经理刘军日前在接受IT168采访时表示,浪潮将以山东省区域渲染云作为试点,然后重点突破动漫产业较为发达的北京、上海、广州等重点城市,并逐步形成对周边城市及二三级城市的辐射,最终完成全国动漫渲染行业云的大整合。

动漫行业成长的烦恼

  动漫行业成长的烦恼

  作为本世纪的一大朝阳产业,动漫产业虽然于2006年才起步,但其超过1000亿元产值的发展空间,得到了各级政府和相关企业的积极参与。由国家广电总局、文化部与地方政府联合建立的几十个动漫游戏产业基地正在全国兴起,成为支持国内动漫产业发展的主力平台。

  然而,在国内动漫产业规模不断壮大的过程中,动漫制作水平的低下已经成为制约产业做强的一大瓶颈。尤其是作为动漫制作的核心环节——动漫渲染,还存在着资源分布不均、异构资源难以整合、渲染操作较为原始等亟待解决的应用难题。

  据了解,动漫渲染是基于一套完整的程序进行计算,从而通过模型、光线、材质、阴影等元素的组合设定,将动漫设计转化为具体图像,一般包括获取模型、设定摄像机、照明方案、材质纹理和阴影等5个流程。动漫渲染是实现创意和前期设计构想的关键环节,直接决定动漫作品的视觉效果,高水平的渲染可以细致地显示出材质纹理和光景效果,使形象更加生动逼真。

动漫行业成长的烦恼

动漫行业成长的烦恼

渲染之前渲染之后

  但跟美国、日本等动漫大国相比,我国动漫产业还处于初级发展阶段,产业分工十分粗糙,动漫制作和渲染没有完全分开,规模小,应用杂,手工操作、人工管理还普遍存在,几乎处于“刀耕火种”的状态。总的来说,动漫渲染领域还存在以下一些应用痛点:

  1)“共用平台”的特殊定位:由于动漫公司普遍缺乏规模,所以中国当前的渲染平台还是以公用的渲染制作平台为主,这主要以全国各个动漫基地的公共平台为代表,通常是一方出资兴建,出租给企业使用。另外,从全球动漫产业链定位来看,中国作为“外包加工厂”,需要应对来自欧美等市场的多种要求不同的渲染项目。

  浪潮高性能服务器产品部动漫行业经理韩天皓在接受采访时也谈到,“跟美国相比,中国的渲染平台是多样化的,需要有很强的集成性、适应性和灵活性,而美国的渲染平台比如迪斯尼和好莱坞一些影视公司,基本都是自建自用的,相对比较固定,不需要在上面装多种软件,更加强调系统的安全性和可靠性。”

  2)系统复杂,管理困难:共用的渲染生产线远远超出了一般平台的复杂性。首先是渲染软件的复杂性,不同的渲染任务需要不同的渲染软件以及对应插件,比如Maya主要用来做影视特效,3ds Max则用于房地产行业的建筑动画制作。而不同软件,以及同一软件的不同版本对应的插件都不一样,甚至相互冲突,为一个任务匹配合适的软件及插件需要较为专业的人员;其次,硬件管理的复杂性,渲染集群通常会有四路、双路等不同类型服务器,也会有GPU和CPU的不同计算类型。对渲染应用而言,即便是同属于X86架构的AMD与Intel也是异构设备,因为不同的处理器渲染的图片色差十分严重。

  3)各区域资源分配不均:在经济较发达地区,大部分的动漫渲染平台闲置率居高不下,而同时在经济欠发达地区,硬件设备和教育资源的欠缺又限制其文化产业的发展。

  4)原始的渲染作业管理:渲染行业还处于“除了渲染是自动化的以外,其余的都是人工”的状态,渲染任务提交和返还用硬盘拷、渲染资源的人工分配的情况还比较普遍,渲染用户对于渲染过程无法直接监控,平台管理运营还停留在以人工为主的原始操作。

  5)知识产权安全得不到保障:现在用户提交渲染任务普遍是通过移动存储设备拷入或者远程FTP提交,然后再由渲染平台工作人员分配到制定的渲染平台上,动漫渲染完成后也是以这种模式返还用户手中,过程中用户提交的各个渲染任务都没有得到保护,被剽窃、拷贝走随时有可能发生。

  浪潮渲染云方案解读

  针对上述情况,浪潮推出了“渲染云”解决方案,直指国产动漫渲染的应用痛点。据韩天宇介绍,“渲染云”是一种基于网络的渲染服务提供方案,通过整合大量的异构硬件、渲染软件和插件,并且将多个渲染平台进行协同管理,实现资源的按需分配、按量计费,让用户以Web界面、全自主地完成各种渲染任务。

  从逻辑上,浪潮渲染云解决方案可以分为三个层次,即硬件资源层、渲染应用层和调度管理层,前两层分别从硬件和软件定义了云计算资源,而调度管理层则充当了整个方案的核心。其拓扑图如下所示:

浪潮渲染云方案解读

  其中,渲染应用层分布于各个渲染云资源之上,主要部署了“渲染管理、软件管理和资源统计”三个子模块。调度管理层是整个渲染云解决方案的核心,部署于渲染云管理平台之上,也包括“需求分析、资源管理、资源调度”三个子模块,而每个子模块又各自有三个组成部分。可见,该方案可以实现异构硬件资源管理、渲染任务管理、软件和插件管理、客户需求分析与资源调度、计费管理等诸多功能。浪潮渲染云方案组成如下表所示:

浪潮渲染云解决方案构成
硬件资源层
主要由各个渲染云资源的硬件组成,每个渲染云资源都有其特有的渲染服务器、网络设备和存储设备。它们可以是异构的,只要能够提供较为均衡的资源配置即可,即计算能力、网络能力和存储能力等方面不存在明显的瓶颈。
渲染应用层
渲染管理子模块
负责对管理中心和远程客户提交过来的渲染任务进行管理,包括选择相应的渲染引擎、渲染插件、调度策略、资源选择、资源控制、客户数据的上传和下载等。该模块为该层的主要组成部分。
软件管理子模块
为渲染行业各种应用软件和插件提供名称和版本的管理。渲染云解决方案面对的是多种多样的动漫用户,他们使用不同的软件,甚至同一软件的不同版本。该模块就是对这些软件进行集成、维护、升级、增加、淘汰等管理操作。
资源统计子模块
主要任务是对渲染云资源的各类硬件资源进行实时统计,向渲染云管理平台实时提供资源使用状况的信息,包括有多少空闲资源,非空闲资源预估多长时间能完成工作,以及增加及淘汰硬件设备的信息。
调度管理层
需求分析子模块(对客户提交的任务进行需求分析)
1)需求测试部分:为客户提供初步测试,得出客户提交的测试算例单位计算能力渲染时间以及单位计算能力所需要的网络和存储资源。
2)资源需求评估部分:根据需求测试结果,评估出客户整个任务中单位计算能力(1万亿次/s)渲染所需要的总时间。在客户选择所需要的计算能力后(比如需要5万亿次),评估该计算规模所需要的网络和存储性能情况。
3)计费管理部分:根据计算能力、网络性能、存储性能,按照一定的商务规则,评估出客户大致的花费;并且在整个渲染过程结束后,计算确切的花费情况。
资源管理子模块(对渲染云资源池进行管理)
1)资源统计部分:汇总各个渲染云资源渲染应用层的资源统计模块的信息,对整个渲染云资源池的资源情况进行统计和管理。
2)资源归档部分:各个渲染云资源采用的处理器平台不同,同样的平台又分为多个系列及多种主频。该部分统计相同型号的处理器并进行归档,避免同一任务在不同的处理器平台上渲染可能带来的色差问题。
3)资源评估部分:对归档的各种资源进行评估,按照多种规则对渲染节点进行估值,以便于进行统计分析,为渲染云资源所有方进行更新或淘汰设备的参考。比如,计算能力较弱,能耗较高的节点估值就较低。
资源调度子模块(根据客户需求对渲染任务进行合理的调度)
1)调度策略管理部分:提供多种资源调度策略的管理,利用资源管理的分析数据,针对不同的软件和任务,对调度策略进行优化。
2)闲置资源分析部分:对目前整个渲染云资源池中的闲置资源,包括渲染节点、网络性能和存储性能进行分析,结合资源管理子模块的数据和需求分析子模块的资源需求,列出目前所有的可选资源或者在一定时间内可以空闲出来的可选资源。
3)调度策略选择部分:结合调度策略管理部分和闲置资源分析部分所得出来的结果,为任务选择最为合理的调度策略以及渲染资源。

  从业务流程上看,主要涉及到三方,分别是渲染云管理平台、渲染云远程客户,以及在之前是各个独立的渲染平台,而在渲染云中被整合到一起的渲染云资源。如下图,流程图中的绿色部分主要由渲染云管理平台完成,蓝色部分主要由渲染云资源来完成,橙色部分主要是远程客户参与其中。

  在这种新的模式下,整个渲染业务流程将简化成三个步骤:

  第一步:提交任务。客户只需要在远程访问管理平台,进行任务的提交。渲染云管理平台在得到客户的渲染需求之后,会采用统一的标准对该任务进行测试分析:采用单位计算能力对任务一定比例的渲染量进行测试,从而评估出整个任务对计算资源的需求,比如1万亿次/s的计算能力需要进行100个小时的渲染工作;测试分析同时还评估出渲染任务在单位计算能力所需要的网络及存储带宽。根据资源需求的评估将会换算为费用的评估,如果客户认可,则达成初步的渲染委托协议,而客户如果对时限有要求,则费用也会有一定比例的调整。比如,一个任务1万亿次的计算能力需要渲染100个小时,如果客户要求在1天之内拿到成品,则可以采用10万亿次计算能力渲染10个小时的方案。

  第二步:资源匹配。任务提交后,渲染云管理平台会在渲染云资源池中选择合适的资源。由于每个渲染资源都会有一个模块,实时统计该资源空闲的计算能力、网络带宽、存储带宽等信息。渲染云管理平台会根据这些信息,为客户初步选择合适的渲染资源。考虑到客户对渲染结果的满意程度具有一定的主观性,所以选定测试资源后,首选远程提交一个测试帧,由被选中的渲染资源进行渲染测试,将样片发给客户进行样片确认,客户如果对结果不满意,可以选择其他合适的资源,直至客户满意为止。客户如对结果满意,即可通过FTP远程直接向渲染资源提交渲染的原始数据及渲染参数等信息。然后,选出客户需要的计算能力参与渲染,在评估的时间完成成片供客户进行下载。

  第三步:业务结算。任务达成后,根据协议进行业务结算。

  可见,浪潮“渲染云”其实主要解决了动漫渲染产业的两大应用问题:一是渲染任务以及异构软硬件资源的自动化管理,二是渲染客户的远程自助服务。跟传统模式相比,渲染云方案可以带来以下几方面的优势:

  1) 基于Web化的全程服务:终端客户通过Web就可以提交任务,查看任务进度和收费情况等全程服务,渲染成为纯基于web的透明的傻瓜化的操作,减少了繁琐的人工流程,也让客户能够将精力解放出来,专注于自身制作业务,促进了渲染行业的专业化分工。

  2) 自动操作杜绝人为知识泄露:浪潮云渲染管理平台具有IP动向功能,能够自动将用户提交的任务定向分配到渲染平台,渲染完成后能自动返回,在整个过程中,多个任务彼此隔离,不需要人工操作,避免了知识泄露。

  3) 自动化的渲染平台管理:浪潮渲染云可以对众多异构渲染平台进行管理,自动隔离故障硬件,为任务分配合适的计算资源,并对资源进行分析、统计、计费等,管理员通过界面便可以轻松监测渲染任务、费用、硬件设备等所有情况。

  4) 跨地域的资源协同管理:浪潮渲染云解决方案可以实现不同渲染集群、甚至跨Internet不同数据中心之间的渲染任务的均衡分配和管理,提高渲染资源利用效率,提高投资回报率。

  此外,浪潮还推出了全程4S业务模式(4S,即System硬件系统、Software软件、Service服务和Solution方案),从多个方面提供支持,帮助用户一体化解决在不同环节遇到的技术业务问题,让用户从集群渲染快速的迈入云渲染时代。针对区域市场的商业制作公司、动漫基地、各地广电部门和教育培训基地,浪潮会提供有所差异的服务方案,比如与大型商业制作公司联合成立动漫渲染实验室,为高校和中小动漫企业提供灵活的设备融资方案。

  未来的挑战

  就目前来看,小规模的渲染云无论技术还是应用环境都比较成熟,因此,浪潮将先从区域性的渲染云开始做起,最后逐步把全国各个基地和企业的渲染云整合为统一的全国性的渲染云平台。

未来的挑战
▲韩天宇在向媒体介绍浪潮渲染云方案

  “区域渲染云的计算能力规模一般在100-400个节点之间,这些区域云就好比一个个中等规模的水电站,下一步可以考虑把多个水电站组成电网,将计算资源当成服务统一提供给全国性用户。”刘军谈到。

  不过,动漫产业作为一项资金密集型、科技密集型、知识密集型和劳动密集型的重要文化产业,其本身就是一项系统工程,需要政府、动漫制作企业和IT企业等多方共同努力。因此,渲染云的建设、运营与发展也不可避免地会面临一些新的挑战。

  一是网络带宽问题。由于渲染涉及到的文件往往容量很大,动辄几十、几百个GB,如果完全通过网络来传输这些数据,我国现在的网络带宽和南北互通问题会是一大限制。对此,刘军表示,目前的渲染云还主要是针对某个区域,比如某个园区或某个城市,比较而言带宽问题不大,而且他认为未来中国的网络带宽增长会很快。

  二是运营机制问题。虽然在技术方案上已经具备建设渲染云中心的条件,但关键在于未来的运营,还有许多现实问题需要解决,比如:如何让最终用户信任和接受这种Web自助服务的方式?如何为用户提供更好的应用体验?如何方便用户提交素材和拿到作品?如何保证计费合理?等等。

  三是数据安全问题。在实现全Web化操作之后,如何保障网上数据安全呢?对此,刘军谈到,浪潮“云海OS”有一个非常重要的特点是“分级权限管理”,即不同级别的用户看到的资源和存取的数据是完全不一样的。另外,浪潮还在研发一项新的技术,即对于敏感数据,只有专门的钥匙才能打开,即便是云计算中心的超级管理员也看不到数据。其实,如前所述,在目前的手工模式下,知识产权安全风险的隐患更大。

  四是硬件之外的“功夫”。刘军也指出,跟美国相比,中国动漫产业的差距并不在于设备方面,产业发展需要IT、动漫创意与设计等多方共同努力,“并不是说有了足够多的机器就可以做出象《阿凡达》一样的大片,因为《阿凡达》的创作团队花了几年的时间专门做渲染引擎和插件,在软件算法上进行调整,最后才做出《阿凡达》专用的渲染机器。”

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