Windows Server での GPU アクセラレーションを計画する
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。
- アプリおよびデスクトップのリモート処理 (VDI/DaaS) ワークロード: Windows Server を使用して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している場合は、ユーザーが実行することが予想されるアプリのカタログを考慮してください。 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の場合、単一の GPU 対応仮想マシン (VM) で、多くの 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提供できる可能性があります。 多くのハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) および機械学習フレームワークは 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特定のワークロードにメリットをもたらす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。
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 上で複数のユーザー デスクトップをホストすることで、ユーザーの規模を向上できます。 これらのユーザーは GPU アクセラレーションの利点を共有しています。
詳細については、次の記事を参照してください。
GPU パーティショニング (GPU-P)
Windows Server 2025 以降では、GPU パーティショニングにより、物理 GPU デバイスを複数の仮想マシン (VM) で共有できるようになりました。 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 パーティショニングでは、 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、各 VM に予測可能なパフォーマンスを備えたハードウェア ベースのセキュリティ境界が提供されます。 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 パーティショニングの詳細については、次の記事を参照してください。
DDA と GPU パーティショニングの比較
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 | パーティションごとに GPU でサポートされる最大 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) |