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建立搭載 GPU 加速運算技術的虛擬 Linux 工作站

本教學課程說明如何建立執行 Ubuntu 22.04 的虛擬 Linux 工作站，且要附加具顯示功能的 GPU。Google Cloud 提供四種具顯示功能的 GPU：NVIDIA L4、NVIDIA T4、NVIDIA P4 和 NVIDIA P100。

如要建立 Windows 工作站，請參閱教學課程：建立搭載 GPU 加速運算的虛擬 Windows 工作站。

建立虛擬工作站後，您會學習如何使用 HP Anyware (前身為 Teradici CAS)，透過 PC-over-IP (PCoIP®) 技術遠端存取該工作站。PCoIP 是媒體和娛樂、遊戲開發、建築和工程業廣泛使用的遠端桌面通訊協定。為色彩準確度、多螢幕支援、無失真顯示和繪圖板壓力感應等工作負載提供不可或缺的功能。

本教學課程假設您熟悉 Linux 指令列。

架構

下圖顯示本教學課程在部署單一虛擬工作站時使用的元件。圖中的選用元件包括了連線至虛擬工作站、共用儲存空間的不同連線方式，以及用於提供第三方授權的其他執行個體，還有代表算繪或運算伺服器陣列的其他基礎架構。

虛擬工作站架構。

選擇一個區域

有個重要因素會影響您部署虛擬工作站，那就是您所在位置與您所建立執行個體之間的時間延遲。延遲時間越短，您的體驗就會越好。因此，建議選擇地理位置離您最近的區域來工作。如要進一步瞭解不同 GPU 的適用區域，請參閱 GPU 區域和可用區。

開啟 Cloud Shell (如果您使用的是 gcloud CLI，請在電腦上開啟終端機視窗)。

前往 Cloud Shell
取得可使用 GPU 的區域清單：
```
gcloud compute accelerator-types list
```
請記下地理位置離您最近的區域和時區。
設定您要進行作業的區域：
```
gcloud config set compute/zone ZONE
```
將 ZONE 替換為您使用的區域名稱，例如 us-west1-b。

選取機型

NVIDIA L4 GPU 連接的是 G2 機器類型。如果虛擬機器有一或多個 GPU，針對新增至執行個體的每一 GPU，均有 vCPU 數量上限。舉例來說，執行個體機器類型中每個 NVIDIA L4 GPU 最多可以有 32 個 vCPU 和 128 GB 記憶體。如要查看不同 GPU 設定的可用 vCPU 和記憶體範圍，請參閱 GPU 清單。

本教學課程範例中的虛擬工作站擁有 8 個 vCPU，遠低於單一 NVIDIA L4 GPU 的 32 個 vCPU 限制。

建立虛擬工作站

在 Cloud Shell 中，建立 Compute Engine 虛擬工作站執行個體：

gcloud compute instances create VM_NAME \
    --zone=ZONE \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --accelerator=type=ACCELERATOR,count=NUM-GPUS \
    --maintenance-policy="TERMINATE" \
    --image-project=ubuntu-os-cloud \
    --image-family=ubuntu-2204-lts \
    --boot-disk-size=SIZE \
    --boot-disk-type=TYPE \
    --network=NETWORK

更改下列內容：

VM_NAME 是工作站的名稱。
ZONE 是要建立 VM 的區域。
MACHINE_TYPE 是預先定義或自訂的機器設定。
ACCELERATOR 是您要附加的 GPU 類型，例如 nvidia-l4-vws。
NUM-GPUS 是要附加至 VM 的 GPU 數量。
SIZE 是開機磁碟的大小，單位為 GB。
TYPE 是開機磁碟的類型，如要取得可用磁碟類型清單，請執行 gcloud compute disk-types list。
NETWORK 是要建立 VM 的網路。

例如：

gcloud compute instances create test-workstation \
    --zone=us-west1-b \
    --machine-type=g2-standard-8 \
    --accelerator=type=nvidia-l4-vws,count=1 \
    --maintenance-policy="TERMINATE" \
    --image-project=ubuntu-os-cloud \
    --image-family=ubuntu-2204-lts \
    --boot-disk-size=100 \
    --boot-disk-type=pd-ssd \
    --network=default

虛擬工作站建立之後，畫面會顯示機器的狀態，輸出看起來類似以下內容：

NAME: test-workstation
ZONE: us-west1-b
MACHINE_TYPE: g2-standard-8
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.138.XX.XXX
EXTERNAL_IP: XX.XXX.XXX.XXX
STATUS: RUNNING

記下虛擬工作站的外部 IP 位址。稍後在教學課程中會用到這項資訊。

您隨時都能使用 Google Cloud 控制台取得虛擬工作站的外部 IP 位址。

登入虛擬工作站

建立虛擬工作站之後，請登入該機器，以進行設定。

在 Cloud Shell 中，連線至新的虛擬工作站：
```
gcloud compute ssh VM_NAME
```
設定您的帳戶密碼。如要使用 PCoIP 軟體用戶端登入虛擬工作站，必須提供使用者密碼。
```
sudo passwd `whoami`
```
系統提示您輸入密碼時，請輸入密碼。在稍後的教學課程，您要透過 HP Anyware PCoIP 用戶端，使用這個密碼登入虛擬工作站。

安裝基礎程式庫

預設的 Google Cloud Ubuntu 22.04 映像檔是 Ubuntu 的基本安裝。下一步是安裝必要的程式庫，以利虛擬工作站做為圖形工作站執行。

更新軟體存放區：
```
sudo apt update
```

安裝基本元件：

sudo apt install -y build-essential
sudo apt install -y libvulkan1

更新 NVIDIA 驅動程式的 gcc 版本：

sudo apt install -y gcc-12
sudo apt install -y linux-headers-$(uname -r)
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-12 12
sudo update-alternatives --config gcc

安裝 NVIDIA 驅動程式

無論是運算還是顯示的工作負載，NVIDIA L4、NVIDIA T4、NVIDIA P4 和 NVIDIA P100 GPU 在 Google Cloud上都僅支援合格的 NVIDIA RTX 虛擬工作站驅動程式。這類驅動程式可從公開 Google Cloud 儲存空間值區下載。

如要安裝最新的 NVIDIA RTX 虛擬工作站驅動程式，請按照這些指示 (僅限步驟 3 和 4) 操作。
重新啟動工作站：
```
sudo reboot
```

安裝桌面環境

您必須使用桌面環境，才能將虛擬工作站做為圖形工作站執行。在本教學課程中，您將安裝 KDE Plasma Desktop。

安裝桌面環境：

sudo apt update
sudo apt -y install kubuntu-desktop
sudo apt -y install dialog

重新啟動工作站：
```
sudo reboot
```

安裝 HP Anyware 軟體

HP Anyware 軟體提供的圖形代理程式可在虛擬工作站上執行，並將桌面傳送給您的硬體或軟體用戶端。

虛擬工作站重新啟動後，請從 Cloud Shell 重新連線至虛擬工作站：
```
gcloud compute ssh VM_NAME
```
新增 Teradici 軟體存放區：
```
curl -1sLf \
    https://dl.anyware.hp.com/TOKEN/pcoip-agent/cfg/setup/bash.deb.sh \
    | sudo -E distro=ubuntu codename=jammy bash
```
更改下列內容：
- TOKEN 是下載權杖，您可以從「Downloads and scripts」下方的「HP Anyware Graphics Agent for Linux」頁面擷取。
更新軟體存放區：
```
sudo apt update
```
選用：如需支援鍵盤、滑鼠和指標裝置以外的 USB 裝置，請安裝 USB 依附元件。

注意： 如果略過這個步驟，系統會停用 USB 重新導向功能。也就是說，您無法使用橋接 USB 裝置。
```
sudo apt -y install usb-vhci-dkms
```

安裝 HP Anyware 軟體：

sudo apt -y install pcoip-agent-graphics

註冊 Anyware Graphics Agent

如要使用 Anyware Graphics Agent，您必須擁有 HP Anyware 授權。

在 Cloud Shell 中，啟用 HP Anyware 軟體授權：
```
pcoip-register-host --registration-code=REGISTRATION-CODE
```
將 REGISTRATION-CODE 替換為 HP Teradici 以 ABCDEFGHIJKL@0123-4567-89AB-CDEF 形式提供的程式碼。
重新啟動虛擬工作站：
```
sudo reboot
```

建立防火牆規則

PCoIP 用戶端會使用幾個通訊埠，與虛擬工作站通訊。您必須設定防火牆規則，讓資料流量能夠傳入虛擬工作站。

請在 Cloud Shell 中 (而非虛擬工作站上)，建立防火牆規則來開啟必要通訊埠：
```
gcloud compute firewall-rules create allow-pcoip \
    --action=ALLOW \
    --rules=tcp:443,tcp:4172,udp:4172 \
    --source-ranges=0.0.0.0/0
```
注意： 這項防火牆規則允許來自網路上任何位置的流量存取 VM 執行個體。請務必遵循防火牆規則最佳做法，限制執行個體的流量。

使用 PCoIP 用戶端登入虛擬工作站

在您的本機電腦上，前往 HP Anyware 支援頁面的「PCoIP Clients」部分，然後下載、安裝並啟動您作業系統適用的 PCoIP 軟體用戶端應用程式。
在「Host Address or Registration Code」欄位中，輸入虛擬工作站的外部 IP 位址。如果想要輸入連線名稱，也可以輸入。

注意： 根據預設，系統會使用 AES-256 替 PCoIP 流量加密。不過，HP Anyware 軟體採用的是 Teradici 核發的自行簽署憑證。這可能會在您連線時觸發驗證警告。您可以建立並安裝自己的自訂安全憑證，藉此移除這個警告。或者，您也可以變更用戶端 OS 的用戶端安全模式，藉此停用警告。為符合本教學課程的目的，您可以點選對話方塊中的「Connect Insecurely」來忽略這則警告。
連線後，請輸入先前為虛擬工作站建立的使用者名稱和密碼進行身分認證。

幾秒後就會看到 Linux 桌面。

測試虛擬工作站

部署虛擬工作站之後，可以使用以下數種工具來測試工作站的效能和互動情況：

執行 GPU 基準工具，例如 glxgears、glmark2 或 UNIGINE，這類程式可用來測試 Linux 工作站上的繪圖效能。
安裝 Unreal Engine、Unity Editor、Blender 或任何內容建立應用程式。
執行常用轉譯器 (如 V-Ray、Octane 或 Maxon等) 的轉譯基準化工具。
使用 Google Chrome 瀏覽您喜愛的網站，或是播放 YouTube 影片。

您也可以根據工作負載，進一步瞭解如何最佳化 PCoIP 效能。