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直擊痛點！“云原生”應用助力云渲染行業發展
發布時間：2019-04-11 01:14:30
當我們在為看哪部電影而搜索影評時，往往決定就是一瞬間，而對于TA背后制作過程中的無數個日夜，這份辛勞與努力卻鮮為人知。
據統計，目前國內影視制作時間和渲染時間的比例甚至超過了3:1，也就是說，一部電影的制作有25%的時間是在“等”——等待渲染的完成。
可能很多人想不到，即使到了現在，CGI（電腦三維動畫）設計師們有時仍可能需要等待近1個月的時間完成一秒鐘視頻的渲染，或者用24小時來等一張靜態圖片的渲染。
雖然CGI渲染在工業設計、電腦游戲、建筑和電影等各個方面地位重要，CGI設計師們仍然面臨嚴重的延遲問題，這主要是因為渲染實在太耗費計算資源了。
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渲染與云渲染
渲染是指建筑設計、動畫制作等利用3DS MAX、MAYA等軟件制作好模型和動畫幀之后，將所設計內容利用軟件本身或者輔助軟件（lightscape、vray等）制作成最終效果圖或者動畫的過程。
它實質上是對大量數據的處理，所以渲染這項工作對電腦硬件的要求非常高。隨著影視、游戲、動畫等產業的發展，無論是觀眾還是制作者，對圖形質量的要求也越來越高，其發展速度對設計行業來說并不友好，個人要承受頻繁更新硬件的成本，企業也需要更多的更新和維護開支。
近幾年，越來越熱的云計算技術所產生的“云渲染”為這個行業開辟出了一條新路。簡單來說，就是用戶可以從手機、pad、PC等各種終端上傳資源，在云端做好渲染，然后獲得渲染結果。
有的渲染公司選擇自己搭建超大私有云集群來提供超大計算力。這樣做會有幾個明顯的 缺點 ：
1.硬件投入成本大，還需要承擔硬件損耗的費用。
2.會產生資源浪費，如果不能保證一直有大量的渲染工作排期就會出現機器靜置進而產生浪費。
3.當出現突發性的短暫但海量的業務需求，導致超過本身集群規模能提供的算力支持時，只能選擇購入新的GPU硬件來擴大集群。
4.需要承擔超大集群的運維工作。這里不只包含GPU集群的調度運維，還包含與之配套的文件服務系統運維。
5.有地域和設備的依賴。
有的渲染公司選擇將自己的部分，甚至全部計算集群移至公有云。長期來看，將計算集群移至公有云會是渲染行業未來的發展趨勢。因為除了避免了以上的種種缺陷之外，還具有如下的好處：
優點
1.可以享受彈性服務，按需購買GPU集群，減少資源浪費。
2.可以享受公有云平臺提供的高性能高可用運維解決方案，享受到公有云供應商的百人以上專業技術團隊提供的24小時不間斷技術服務。
3.可以享受公有云平臺提供的額外配套服務。例如文件服務，安全防護等等，無需擔心兼容性的問題。
4.可以跟隨公有云平臺技術解決方案的升級而不斷得到服務升級，甚至能享受到云平臺新技術的加持。
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渲染行業需要什么樣的云？
日前，2019云渲未來·CG產業峰會在常州舉行，該峰會由江蘇贊奇科技股份有限公司主辦，聯合全球兩大游戲引擎商Unreal、Unity 3D，全平臺云計算綜合服務提供商京東云、網宿科技，視覺計算專家NVIDIA，渠道合作伙伴英邁國際（Ingram Micro），中國數字藝術教育高端門戶火星網等國內外知名企業，展開了一輪云生態CG對話。
京東云在此次大會上發表了《云原生應用助力云渲染》的主題演講，分析了當前渲染行業面臨的主要問題 ，創新地將CloudNative理念帶入到渲染行業，幫助解決渲染行業的核心問題。
渲染行業需要什么樣的云呢?如果未來會有渲染云，這種云應該具備何種特性呢?
要回答這個問題，需要首先分析出渲染行業面臨的主要問題：
1.算力不足，需要超大GPU集群來滿足其不斷增長的業務需求。
2.普通的文件服務系統難以支撐其高頻的文件讀寫和多節點資源共享的需求。
3.成本高，彈性服務的粒度不夠細，不能做到細粒度的用多少買多少，還會有一定的浪費現象存在。
4.單個計算節點的啟動速度過慢，在分鐘級別。
5.還是需要有自己的運維團隊來維護整個工作集群。
當前的公有云服務是能部分解決以上的問題的。比如京東云的GPU集群服務，硬件加速計算提供卓越的計算性能。通過配置本地臨時SSD盤，可以將訪問時延降到極低的水平。提供OpenAPI及控制臺兩種方式管理GPU云主機，同時支持控制臺VNC及遠程SSH兩種方式登錄GPU云主機進行環境配置。同時支持彈性服務，即用即買，計費可以精確到秒，最大化的節省了企業成本。
在高性能文件服務器的需求上，京東云推出了CFS高性能云存儲服務：
CFS是一種高可靠、可擴展、可共享訪問的全托管分布式文件系統。它可在不中斷應用服務的情況下，根據您對文件系統的使用，按需擴展或縮減，并按照實際用量計費。采用NFS 協議，支持POSIX文件接口，可為linux系統下的云主機提供共享訪問服務。
其產品特點為：1、文件系統：使用文件和樹形目錄存儲和組織計算機數據的方法。2、高可靠：文件數據三副本。3、可擴展：不需預設存儲空間大小，空間隨寫入、刪除文件而增減。4、共享訪問：多臺云主機可以“同時”讀寫同一文件系統中的數據。
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渲染行業的未來
Cloud Native
不難發現，渲染行業還是有兩個明顯的遺留問題——單節點啟動速度慢和系統運維團隊龐大。單節點啟動速度慢是因為當前渲染行業使用的還是物理機節點或者虛擬機節點，節點還需要安裝Windows操作系統（主流的渲染工具都是跑在Windows系統上的）。如果使用了容器技術，相信可以將損耗降到最低，而且啟動速度可以達到秒級別。
而運維團隊的存在也是歷史遺留問題——這就好像有人想做很多蘋果派，但是他需要從種蘋果樹開始做起。為了支持不斷增多的蘋果需求，他需要維護的蘋果樹也多來越多，最后他不得不雇傭了一個果樹種植團、殺蟲、運輸團隊等等。隨著需求的增大，這些團隊的規模也不斷增大，團隊之間的管理問題也越來越多，讓人不得不抽出越來越多的做蘋果派的精力來處理各種團隊管理問題……
在此，我們提出了云原生的理念，借助云原生應用可以完美解決以上問題。
什么是云原生？
CNCF在2018年對云原生進行了重新定位：云原生技術幫助公司和機構在公有云、私有云和混合云等新型動態環境中，構建和運行可彈性擴展的應用。云原生的代表技術包括容器、服務網絡、微服務、不可變基礎設施和聲明式API。
這些技術能夠構建容錯性好、易于管理和便于觀察的松耦合系統。結合可靠的自動化手段，云原生技術可以使開發者輕松地對系統進行頻繁并可預測的重大變更。
Cloud Native不是一個軟件，也不是一種框架，而是理念的集合，以及圍繞這些理念所產生的最佳實踐工具。
云原生涉及的主要技術領域
京東云云原生產品規劃及路線
云原生容器服務助力云渲染
渲染行業當前無法使用容器技術的主要原因是主流的渲染工具都是工作在Windows平臺上的，而當前還沒有支持Windows的容器。但可以看到，業內已經有一系列的渲染工具逐漸轉移到Linux平臺了，相信這會是未來的發展方向。到時，渲染工作就可以轉移到容器上運行，可以彈性伸縮應對高峰需求，占用資源減半，節約開發和測試的成本，提高運維效率。不論是在管理上還是在運行調配上都會帶來飛速的提升。
京東云原生容器充分融合了虛擬化和容器的有點，在保留了虛擬化的安全性高，生態完整和成熟度高等的特點上，還兼具了啟動速度快、體積輕巧、應用便捷發布等特點。
如上表可知，相較于普通容器，京東云原生容器不論在虛擬化技術上、軟硬件配置上以及易用性等方面都具有較大優勢。
Kubernetes集群服務助力云渲染
Kubernetes提供了面向應用的容器集群部署和管理系統，旨在消除編排物理/虛擬計算，網絡和存儲基礎設施的負擔，也提供穩定、兼容的基礎（平臺），用于構建定制化的workflows 和更高級的自動化任務。
Kubernetes 具備完善的集群管理能力，包括多層次的安全防護和準入機制、多租戶應用支撐能力、透明的服務注冊和服務發現機制、內建負載均衡器、故障發現和自我修復能力、服務滾動升級和在線擴容、可擴展的資源自動調度機制、多粒度的資源配額管理能力。與此同時，Kubernetes 還提供完善的管理工具，涵蓋開發、部署測試、運維監控等各個環節。
京東云Kubernetes集群服務采用管理節點全托管的方式，為用戶提供簡單易用、高可靠、功能強大的容器管理服務。該產品完全兼容標準Kubernetes API ，集成京東云網絡、存儲等插件。Kubernetes集群服務簡化了Kubernetes部署、管理，降低了Kubernetes使用門檻，增強應用的可靠性，提升開發的效率，減少資源投入成本。
1.京東云Kubernetes集群服務使用場景—容器化應用
Kubernetes是容器編排系統的事實標準，提供容器化集群管理，最大程度發揮了容器的隔離性、資源分配和編排管理優勢；網絡、存儲、運行時支持自定義插件，與平臺解耦，讓Kubernetes適用于不同的應用場景和跨云平臺。
2. 京東云Kubernetes集群服務使用場景—CI/CD
云原生生態體系為Kubernetes提供了自動化發布、自動化部署、持續交付等各個流程的工具，更好的適應微服務應用場景。
未來Cloud Native生態下的渲染行業
如果Cloud Native理念能在渲染行業實現，那么：
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不再有服務器的概念
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不再有系統管理員的概念
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實現完美的自動擴容和縮容，平滑的升級回滾。享受基于統一日志檢索、調用鏈分析的故障分析流程。
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不再需要運維團隊
到時候我們可以驕傲的說，您想做蘋果派請直接去做。種蘋果樹、維護樹林、殺蟲施肥、運輸冷藏等一切事情，都“放著，我來”！
渲染云的未來，有無限可能。
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