基于虚拟桌面技术的数字三维设计研究及应用

王扣武

摘要:随着计算机技术和网络技术的不断发展，虚拟桌面技术逐渐成为一种重要的数字化设计手段。本文旨在研究虚拟桌面技术在数字化设计中的实践与运用，通过分析特点其优势及特点，探讨其在实际设计工作中的价值。最后通过实际应用案例，展示基于虚拟桌面技术的数字化设计在数字化设计行业中的优势和应用前景。

关键词：虚拟桌面；数字化设计；设计协同

1.引言

随着计算机技术的不断发展，虚拟桌面技术逐渐进入人们的视野，并在数字化设计领域展现出其独特的魅力。数字化设计可以大大提高设计效率和质量，同时也可以降低成本和减少误差。而基于虚拟桌面技术的数字化设计，更是为设计师提供了一个全新的设计环境和设计方式。传统虚拟桌面技术只能支持简单的二维CAD，且不稳定，容易出错，无法满足图形加速等设计业务的要求，而三维设计场景能够实现图纸防泄密和集中运维。本文将从基于虚拟桌面技术的数字化设计的研究和应用两个方面进行深入探讨。

2.虚拟桌面技术概述

虚拟桌面技术（Virtual Desktop Infrastructure，VDI）是一种桌面虚拟化技术，通过结合虚拟化技术，将原本在传统PC本地运行存储的桌面、应用和数据全部迁移至数据中心统一承载管理，通过超融合技术将服务器的CPU、内存、存储资源根据不同用户的需求虚拟成一个个桌面虚拟机，通过桌面交付协议操作系统界面以图像的方式传送给用户的接入设备，形成与PC使用方式相同的桌面环境。

这种方式由于数据统一在后端服务器存储，终端零数据存储，所以可以实现较高的数据安全。并且桌面统一运行在后端，可以通过统一界面维护，提高管理维护效率。只要网络可达，用户可随时随地用各种终端设备登录云桌面进行办公。

3.虚拟桌面技术在数字化三维设计中的应用

在传统PC或者传统虚拟桌面技术模式下进行数字化三维设计，主要存在体验不佳、显卡资源无法灵活调度、设计图纸的安全无法保障、管理运维工作量大等业务痛点问题。

为满足专业设计的需求，基于KVM的vGPU（Virtual GPU）显卡虚拟化方案是目前最佳解决方案。GPU虚拟化（vGPU）可帮助用户实现对物理GPU的资源切割，可以实现和物理GPU完全一致的功能，可支持OpenGL和DirectX标准及主流的数字化三维设计类软件，可满足用户对GPU在图形、计算机人工智能方面的需求，并且提供易管理、高性价比、安全有保障的设计云桌面。通过把vGPU软件部署到深信服桌面云超融合平台，从而实现超融合对GPU的虚拟化功能。

4.虚拟桌面技术在数字化三维设计中的优势

通过虚拟化层对服务器显卡资源进行分割，创建显卡资源池，根据需求分配显卡资源，进行资源动态调整，通过GPU资源可视化帮助企业信息部门作出更好的决策，实现更高的业务效率。该解决方案主要具备以下优势：

（1）GPU资源池化和可视化

通过vGPU实现显卡资源池化，并且实现显卡虚拟化资源及授权在云桌面关机后自动释放，可以实现多用户共享GPU资源，降低用户投资成本。并且在使用过程中可以实时显示当前的显卡负载情况，通过业务负载可视化做到按需灵活分配，实现资源利用的最大化。同样，决策者也可以通过显卡资源的可视管理，来做出合理决策。

（2）提升资源利用率

显卡虚拟化通过灵活的切割方式，让用户能够以更理想的方式和更高的灵活性提升资源利用率，对于企业设计场景，不同员工可以交替使用桌面，白天用于设计，晚上用于渲染，减少软件授权和硬件采购的成本，提高业务软件和设备的利用率。

（3）数据高安全

设计相关核心数据全部集中存储在后端服务器上，前端接入设备不存储任何业务数据。同时支持对USB接口进行统一的管控，可有效地保障数据的安全性，防止数据外泄。如果需要外发文件可通过系统自带的导出审计功能，既能满足外发功能需求，又能做到外发数据的事后可追溯。

（4）简化管理运维

信息化管理部门能够对数据中心内的所有设计用户的资源进行集中管理，提高设计桌面系统的部署与运维效率。IT运维人员无需前往各个部门，通过统一控制台就可实现远程桌面批量操作，如系统补丁升级、软件派发与更新、故障排查、桌面还原等。

5.应用案例及场景

某设计企业主要涉及水电水利、新能源、交通、市政、建筑、环境及岩土工程等业务领域，参与从规划、勘测、设计、监理、咨询、工程总承包等全过程管理。企业各部门、各专业的对办公系统的配置与需求有较大的差异，在实际生产过程中根据不同应用场景，充分运用虚拟桌面技术灵活配置用户硬件环境，实时进行硬件性能指标调整。

经过分析，该企业主要包括管理人员、招投标人员、专业设计人员和外部BIM咨询人员，主要需求为日常办公、招投标工作、专业设计工作、外部咨询工作等。本案例服务器端使用国产品牌X86架构服务器和存储设备提供计算和存储资源。客户端使用现有的个人计算机、便携式计算机、平板电脑等外设。为简化管理，提高应用效率，考虑使用云桌面和应用发布两种模式。

（1）云桌面模式

云桌面就是将用户桌面和数据集中部署在数据中心服务器，服务器集群在云桌面软件平台中虚拟成多个计算机桌面端，使用时每用户独享一台虚拟机及桌面，并可通过在虚拟机中安装OS、基础软件、办公应用。用户通过现有计算机、便携终端或其它电子设备，利用虚拟交付技术，访问部署于数据中心的云桌面系统。云桌面模式可根据个人工作性质与需求，配置并提供个人私有桌面，也可提供共享桌面以分时共享的方式供不同的人员使用，提高数字化设计云平台桌面系统的利用效率。

（2）应用发布模式

应用发布模式是将多台高性能工作站或服务器上已安装的应用程序，通过云管软件统一管理的方式，并将其池化后分发到管理应用界面，以提供给不同客户端使用，提高应用软件的使用效率，减少资源投入的一种应用场景。基于应用程序发布的应用云系统，采用基于物理计算的架构，实现所发布的软件在云端流畅的运行，解决应用场景中软件、数据落地的顽疾，提高数据安全性，同时降低应用的成本。

6.结论

结合本文案例及场景，虚拟桌面技术在数字化三维设计领域具有广阔的应用前景。通过GPU资源池化和可视化、提升资源利用率、数据高安全和简化管理运维等方面的优势，虚拟桌面技术可以为数字化设计提供强大的技术支持。我们有理由相信，随着技术的不断进步，虚拟桌面技术将在数字化三维设计领域发挥越来越重要的作用。

参考文献

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