Windows Server での GPU アクセラレーションを計画する

適用対象: Windows Server 2025 (プレビュー)、Windows Server 2022、Windows Server 2016、Microsoft Hyper-V Server 2016、Windows Server 2019、Microsoft Hyper-V Server 2019

この記事では、Windows Server で使用可能なグラフィックス仮想化機能を紹介します。

GPU アクセラレーションを使用する状況

ワークロードによっては、GPU アクセラレーションを検討することをお勧めします。 GPU アクセラレーションを選択する前に、何を検討する必要があるかを次に示します。

• アプリとデスクトップにおける (VDI/DaaS) ワークロードのリモート処理: Windows Server でアプリまたはデスクトップのリモート処理サービスを構築する場合は、ユーザーが実行すると予想されるアプリのカタログを検討してください。 CAD/CAM アプリ、シミュレーション アプリ、ゲーム、レンダリングまたは視覚化アプリなど、いくつかの種類のアプリは、スムーズで、かつ応答性に優れた対話機能を提供するために 3D レンダリングに大きく依存しています。 ほとんどの顧客は、GPU を、これらの種類のアプリでの適切なユーザー エクスペリエンスのための必需品と見なしています。
• リモート レンダリング、エンコード、視覚化のワークロード: これらのグラフィックス指向のワークロードは、費用対効果の高さとスループットの目標を達成するために、効率的な 3D レンダリングやフレーム エンコード/デコードなどの GPU の特殊な機能に大きく依存する傾向にあります。 この種のワークロードでは、1 つの GPU 対応仮想マシン (VM) で、多数の CPU のみの VM のスループットに匹敵する可能性があります。
• HPC と ML のワークロード: ハイ パフォーマンス コンピューティングや機械学習モデルのトレーニングまたは推論などのデータ並列度の高いコンピューティング ワークロードの場合は、GPU を使用して、結果までの時間、推論までの時間、トレーニング時間を大幅に短縮できます。 あるいは、同等のパフォーマンス レベルで、CPU のみのアーキテクチャよりも優れた費用対効果を実現する場合もあります。 多くのハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) と機械学習フレームワークで GPU アクセラレーションを使用できます。GPU アクセラレーションが自社固有のワークロードに役立つかどうかを検討してください。

Windows Server での GPU 仮想化

GPU 仮想化テクノロジにより、仮想化環境 (通常は仮想マシン内) での GPU アクセラレーションが可能になります。 ワークロードが Hyper-V で仮想化されている場合は、物理 GPU から仮想化されたアプリまたはサービスに GPU アクセラレーションを提供するために、グラフィックス仮想化を採用する必要があります。 ただし、ワークロードが Windows Server 物理ホスト上で直接実行される場合は、グラフィックス仮想化は必要ありません。アプリやサービスは既に、Windows Server でネイティブにサポートされている GPU 機能と API にアクセスできます。

Windows Server では、Hyper-V VM に対して次のグラフィックス仮想化テクノロジを使用できます。

• 個別のデバイスの割り当て (DDA)
• GPU パーティション分割 (GPU-P)

VM ワークロードに加えて、Windows Server では、Windows コンテナー内のコンテナー化されたワークロードの GPU アクセラレーションもサポートされます。 詳細については、「Windows コンテナーでの GPU アクセラレーション」を参照してください。

個別のデバイスの割り当て (DDA)

個別のデバイスの割り当て (DDA) を使用すると、1 つ以上の物理 GPU を仮想マシン専用にすることができます。 DDA の展開では、仮想化されたワークロードはネイティブ ドライバー上で実行され、通常は GPU の機能にフル アクセスできます。 DDA は、最も高いレベルのアプリ互換性と潜在的なパフォーマンスを提供します。 DDA はまた、Linux VM (サポート予定) にも GPU アクセラレーションを提供できます。

DDA の展開では、各物理 GPU が 1 つの VM にしかアクセラレーションを提供できないため、限られた数の仮想マシンしか高速化できません。 そのアーキテクチャで共有仮想マシンがサポートされるサービスを開発している場合は、VM ごとに複数の高速化されるワークロードをホストすることを検討してください。 たとえば、リモート デスクトップ サービス ソリューションを構築している場合、Windows Server のマルチセッション機能を使用して各 VM で複数のユーザー デスクトップをホストすることで、ユーザーのスケールを向上させることができます。 これらのユーザーは GPU アクセラレーションのメリットを共有します。

詳細については、次の記事を参照してください。

• 個別のデバイスの割り当ての展開を計画する
• Discrete Device Assignment を使用したグラフィックス デバイスのデプロイ

GPU パーティション分割 (GPU-P)

重要

Windows Server 2025 での GPU パーティション分割はプレビュー段階です。 この情報はプレリリース製品に関連するものであり、リリース前に大幅に変更される可能性があります。 ここに記載された情報について、Microsoft は明示か黙示かを問わずいかなる保証をするものでもありません。

Windows Server 2025 以降では、GPU パーティション分割により、物理 GPU デバイスを複数の仮想マシン (VM) で共有できます。 GPU パーティション分割または GPU 仮想化を使用すると、各 VM は GPU 全体ではなく GPU の専用の一部分を取得します。

GPU パーティション分割では、シングル ルート IO 仮想化 (SR-IOV) インターフェイスを使用します。これにより、ハードウェアに基づくセキュリティ境界が提供され、各 VM のパフォーマンスが予測可能になります。 各 VM は、専用の GPU リソースにのみアクセスすることができ、セキュリティで保護されたハードウェア パーティション分割により、他の VM による不正アクセスが防止されます。

GPU パーティション分割の詳細については、次の記事を参照してください。

• GPU パーティション分割
• 仮想マシンへの GPU のパーティション分割と割り当て

DDA と GPU パーティション分割の比較

展開を計画する場合は、グラフィックス仮想化テクノロジの間にある次の機能やサポートの違いを考慮してください。

説明	個別のデバイスの割り当て	GPU パーティション分割
GPU リソース モデル	専用のみ	Partitioned
VM 密度	低 (1 つ以上の GPU から 1 つの VM へ)	高 (1 つ以上の GPU から多数の VM へ)
アプリの互換性	ベンダーから提供されるすべての GPU 機能 (DX 12、OpenGL、CUDA)	ベンダーから提供されるすべての GPU 機能 (DX 12、OpenGL、CUDA)
AVC444	グループ ポリシーにより使用可能	グループ ポリシーにより使用可能
GPU VRAM	GPU でサポートされている VRAM まで	1 パーティションあたりで GPU がサポートする最大 VRAM
ゲスト内の GPU ドライバー	GPU ベンダーのドライバー (NVIDIA、AMD、Intel)	GPU ベンダーのドライバー (NVIDIA、AMD、Intel)