HP數字動漫平臺之集群渲染技術解決方案HP數字動漫平臺之集群渲染技術解決方案中國惠普有限公司2010年04月目錄目錄2第一章、前言31.1 背景介紹31.2 國內動漫行業現狀41.3 動漫產業展望及趨勢分析4第二章、數字動漫基地的基礎平臺62.1數字動漫基地基礎平臺的組成及建設原則62.2 數字動漫基地介紹82.2.1 Render farm（渲染農場）概念：82.2.2 采用Render farm（渲染農場）的必要性9第三章、動漫渲染方案設計101、硬件平臺平臺設計101.1渲染農場業務流程101.2渲染農場平臺架構拓撲圖101.3 渲染計算服務器131.4 渲染管理服務器161.5 存儲設備161.6計算網絡部分191.7 操作系統選擇202 軟件平臺202.1 Render farm集群渲染管理平臺軟件202.2 前端3D制作軟件21第四章、硬件設備及軟件的選型241、硬件選型241.1渲染集群系統241.2文件存儲系統272、軟件選擇282.1 Render farm集群渲染管理平臺軟件（選擇一）282.2所需要的各類軟件（三維、平面、影視合成、多媒體編程軟件等）292.3后臺渲染專業軟件31第五章、惠普綠色設計架構助力動漫331HP DSC精確制冷實現綠色數據中心342惠普刀片系統：綠色數據中心的關鍵生產線35第六章、成功案例分享381、國內動漫案例分享381.1沈陽動漫公共技術平臺381.2北京軟件產品質量檢測檢驗中心動漫平臺391.3上海文廣集團（SMG）數碼視覺基地402、國外動漫案例分享40第一章、 前言1.1 背景介紹隨著數字動漫對人們生活產生的深遠影響，動漫作品也越來越受到人們的喜愛，動漫產業在近幾年的蓬勃發展，得到了我們國家和各級政府的高度重視。在發達的歐美國家，動漫產業不僅重要，而且是支柱性產業之一，年市場的總量都在數百億乃至數千億美元之上。動漫平臺所滲透的領域極其廣泛，如動畫、游戲動漫、電影、電視、圖書出版、工藝禮品卡通、廣告片等設計制作，為個人、公司、企業、園區、高校等提供租用服務。為了完善原有動漫產業的技術短板，推動相關的產業發展，真正產生產業鏈效應。 三維動作工作室是動漫公共服務平臺中的一項資源，為動漫企業提供數據服務及三維制作流程。可以說，它在生活中無處不在，毫無疑問它是一項大產業。由于它產業基礎龐大，在中國至少每年具有1000億市場的開發價值，對促進整個國家經濟發展具有重要作用。可以預見，未來2-5年內，中國動漫市場將達到一個空前的繁榮程度。中國動漫市場有著巨大潛力，以及國內優秀的原創力資源，而來自日、韓、歐、美等國的動漫游戲產品卻占據了中國市場的大半江山，相比之下國內動漫產業發展明顯滯后，“產業鏈效應”也沒有真正形成。因此，鼓勵和扶植優秀原創作品的商業化，建立對動漫發展效果顯著的技術平臺、有效整合周邊產業資源成為當前振興民族動漫產業發展的重要任務。據文化部有關部門預測： “如果經過5至10年的時間，動漫產業在國民生產總值中的比重能夠從目前的十萬分之一提高到百分之一，那么我國動漫產業就具有1000億元產值的巨大發展空間，預計今年總創收可達117億元人民幣?！庇纱?，盡快地發揮政府的職能作用，建立公共技術平臺為動漫產業發展服務是一個能夠盡快實現為動漫企業服務，帶動產業發展的頭等大事。1.2 國內動漫行業現狀現階段正是中國動漫產業發展的關鍵時期，制約國內動漫產業發展的因素有很多，例如劇本、資金、設備等等，但是最關鍵的是設備問題。經驗表明，公共技術平臺建設，是發展動漫產業最關鍵、最重要、最急需的一個環節，是吸引企業入駐的強有力的手段，是推動產業發展的不可缺少的技術支撐。建立公共技術服務平臺能增強政府的服務功能，降低創意企業的投入成本和運營成本，形成企業聚集效應，推動產業發展?，F在，全國動漫產業的競爭越來越激烈，目前國家科技部、國家新聞總署、國家廣電總局、國家文化部已經先后授牌在全國建立了北京石景山、北京軟件園、上海多媒體產業園、廣州天河軟件園、長沙軟件園、成都數字娛樂軟件園、上海美術電影制片廠、中央電視臺中國國際電視總公司、三辰卡通集團、中國電影集團公司、湖南金鷹卡通有限公司、杭州高新技術開發區動畫產業園、常州影視動畫產業有限公司、上海炫動卡通衛視傳媒娛樂有限公司、南方動畫節目聯合制作中、深圳市動畫制作中心、大連高新技術產業園動漫長廊、蘇州工業園區動漫產業園、無錫太湖數碼動畫影視創業園、長影集團有限責任公司、江通動畫股份有限公司、四川動漫基地等共計20余家基地，很多基地已經走在了前面，投入巨資建立了公共技術平臺來發展動漫產業。1.3 動漫產業展望及趨勢分析綜觀中國動漫產業，雖然已經取得了一定的成績，但是從動漫作品和形象的創作到動漫形象的傳播再到開發、銷售衍生產品，整體產業鏈的運作和單個環節都存 在著很多的問題。我國動漫產業所患的是一種綜合性的癥狀。但我們必須看到，現在擺在我國動漫產業面前的是一個巨大的機遇，社會對動漫產業已經普遍認同，產業化概念逐漸清晰，國家也為鼓勵該產業的發展做出政策、經濟上的傾斜，相關業界人士更是為此而努力奮斗，國內動漫產業的市場也在擴大當中。只要我們抓住機遇，找準方向，找出存在的問題各個擊破，就一定能夠創造出我們自己的動漫形象和動漫品牌，使我們的動漫產業發展起來。1）建立完整的產業鏈在我們研究了國外動漫產業成功的經驗之后，很多專業人士提出動漫產業發展的關鍵在于構建一條完整合理的產業鏈。所謂產業鏈即產業價值鏈，在產業經濟學中，一般稱之為產業關聯。在動漫產業中，產業鏈具體是指通過動畫漫畫創造出動漫形象，利用這一形象對動漫作品進行二次開發利用，提升動漫作品的附加值，進行衍生產品如文具、玩具、游戲、電影的開發。2）創造優秀的動漫作品和動漫形象。構建產業鏈的關鍵在于創造出優秀的動漫作品和有著足夠吸引力的動漫形象，這是產業鏈的開端。動漫產業又稱為形象產業，可見動漫形象的重要性。3）開發衍生產品。通過開發衍生產品來牟利是動漫產業價值鏈的終端，也是動漫產業中利潤最大、操作空間最廣的一個環節。一般來說，表層上的動漫衍生產品包括音像制品，小 說，游戲，玩具模型，服裝等。深層的衍生產品可以以形象授權方式進入更廣泛的領域，比如旅游產業等。第二章、 數字動漫基地的基礎平臺2.1數字動漫基地基礎平臺的組成及建設原則 渲染集群系統（服務器集群） 管理服務器 文件服務器及文件存儲及備份系統 高性能圖形工作站 以太網交換機 Render farm集群渲染管理平臺軟件 渲染引擎 所需要的各類軟件（三維、平面、影視合成、多媒體編程軟件等）2.1.1實用性和集成性無論是系統的軟硬件設計、還是集成，均應以適用為第一宗旨，在系統充分適應學院教學業務需求的基礎上進而再來考慮其他的性能。該系統所包含的內容很多，系統設計者必須能將各種先進的軟硬件設備有效地集成在一起，使系統的各個組成部分能充分發揮作用，協調一致地進行高效工作。2.1.2標準性和開放性只有支持標準性和開放性的系統，才能支持與其他開放型系統一起協同工作，在網絡中采用的硬件設備及軟件產品應支持國際工業標準或事實上的標準，以便能和不同廠家的開放型產品在同一網絡中同時共存；通信中應采用標準的通信協議以使不同的操作系統與不同的網絡系統及不同的網絡之間順利進行通訊。對于處于同一工作范圍內的網絡設備，要求硬件設備符合NEBS標準體系認證，保證運行設備不會對其他提供服務的設備造成負面影響，不會對人和環境造成傷害，降低火災隱患。2.1.3 先進性和實用性系統所有的組成要素均應充分地考慮其先進性。我們不能一味地追求實用而忽略先進，只有將當今最先進的技術和我們的實際應用要求緊密結合，才能獲得最大的系統性能和效益。網絡的安全是至關重要的，對網絡安全隱患的預防、以及在網絡出現安全問題時的快速定位和控制是網絡建設中應該首要考慮的問題，在網絡方案中提供解決的方式和手段。在某些情況下，寧可犧牲系統的部分功能也必須保護系統的安全。2.1.4 成熟性和可靠性作為信息系統基礎的網絡結構和網絡設備的配置及帶寬應能充分地滿足網絡通信的需要。網絡硬件體系結構應在實際應用中能經過較長時間的考驗，在運行速度和性能上都應是穩定可靠的、擁有完善的、實用的解決方案，并得到較多的第三方開發商和用戶在全球范圍的廣泛支持和使用。同時，應從長遠的技術發展來選擇具有很好前景的、較為先進的技術和產品，以適應系統未來的發展需要。2.1.5 可維護性和可管理性整個信息網絡系統中的互連設備，應是使用方便、操作簡單易學，并便于維護。對復雜和龐大的網絡，要求有強有力的網絡管理手段，以便合理的管理網絡資源，監視網絡狀態及控制網絡的運行。因此，網絡所選網絡設備應支持SNMP、RMON、SMON等協議，管理員通過網管工作站就能方便地進行網絡管理、維護甚至修復。在設計和實現計算機應用系統時，必須充分考慮整個系統的便于維護性，以使系統在萬一發生故障時能提供有效手段及時進行恢復，盡量減少損失。2.1.6 可擴充性和兼容性網絡的拓撲結構應具有可擴展性即網絡聯結必須在系統結構、系統容量與處理能力、物理聯接、產品支持等方面具有擴充與升級換代的可能，采用的產品要遵循通用的工業標準，以便不同類型的設備能方便靈活地聯接入網并滿足系統規模擴充的要求。2.2 數字動漫基地介紹數字動漫基地總體結構圖如下：2.2.1 Render farm（渲染農場）概念：Renderfarm （渲染農場）是行業內一種多CPU集群，集中了多種軟硬件，可以針對三維動畫、影視制作項目進行高效率、高品質、多方式的專業渲染服務.Render farm（渲染農場）其實是一種通俗的叫法，實際上我們應該叫他“分布式并行集群計算系統”，這是一種利用現成的CPU、以太網和操作系統構建的超級計算機，它使用主流的商業計算機硬件設備達到或接近超級計算機的計算能力。Render farm（渲染農場）是一個高性能、高可靠、低成本的解決方案，支持三維及合成軟件的網絡渲染。經過測試的軟件有3ds max、Combustion、Maya、Softimage、Shake、AfterEffects，以及基于Linux的多線程計算密集型應用等。2.2.2 采用Render farm（渲染農場）的必要性1. 質量要求提高隨著數字藝術制作手段的更新和數字電影、HDTV標準的普及所帶來的海量數據，數字化影視制作對計算機的總線帶寬計算速度等硬件要求越來越高。從高速磁盤陣列、海量內存、專業顯卡到視頻壓縮卡、特技卡等專用芯片來提升制作時的實時性能。2.制作產生了瓶頸用于生成最終效果的CPU，無論是單處理器的商用機還是雙處理器甚至四處理器的工作站在面對視頻處理中的龐大計算量時，其處理能力都是十分有限的，即便是多處理器的工作站使用數小時渲染一幀較復雜場景也是很平常的事情。那么對于一個數分鐘或者幾小時擁有上萬幀的成片，其渲染時間將是十分漫長的。這個問題已經成為CG產業的最大瓶頸。在商務應用中這種結果的滯后性影響到影視制作人員的創意以及思維的連貫，對作品質量有很大影響，同時這種延時也成為制作周期中難以回避的一個環節。雖然我們可以通過將多臺工作站聯網渲染的方式略微提高這一過程的效率，但所有參與的機器將喪失其繼續創作的能力，有時候這種方案是不劃算的，我們需要的是一個專門負責渲染的計算機群。 第三章、 動漫渲染方案設計Render farm（渲染農場）群集系統按照功能來進行分類，可分為渲染計算服務器、渲染管理服務器、連接交換機、存儲設備等四部分。其整體拓撲圖如下：1、 硬件平臺平臺設計1.1渲染農場業務流程1.2渲染農場平臺架構拓撲圖u 動漫渲染平臺推薦架構示意圖u 動漫渲染平臺機柜擺放示意圖（根據實際機房環境部署）u 動漫渲染節點機柜連線后視圖u 動漫渲染管理節點存儲機柜連線后視圖u 方案配置如下：序號設備名稱型號描述數量1計算結點BL2*220cPC刀片服務器；n2顆至強E5506 CPU，每路內核數量4，CPU主頻2.13GHz；內存容量6GB DDR3內存，最大可擴展至96GB千兆以太網口2個1塊250GB SATA硬盤遠程管理端卡1個三年5*9原廠服務，第二個工作日到場；含原廠上門安裝服務2刀片機箱C7000刀片中心高度大于等于10U；n06年以后發布的新機箱；每個機箱支持16個以上刀片服務器刀片籠子；支持基于Windows/Linux/Unix操作系統的刀片服務器混插；冗余電源風扇，電源模塊無分區供電，N+1全局電源冗余，N=5；以太網絡模塊2個千兆網絡直通模塊，對內16個千兆端口，對外16個千兆端口I/O模塊擴展數量8個;三年5*9原廠服務，第二個工作日到場；含原廠上門安裝服務3存儲Lefthand 或X9000n n4機柜42U工業標準機柜及側板和前門nKVM配置1U高折疊式液晶顯示器17、鍵盤、鼠標，16口KVM切換器n13 渲染計算服務器計算節點是整個集群系統的計算核心，它的功能就是執行計算。這需要根據你的需要和預算來決定采用什么樣的配置，對于集群系統來說，雙CPU服務器作為渲染節點具有廣泛的用戶群，以及更高的性價比。HP公司作為在技術計算領域的傳統領先廠商，近年大舉進入DCC市場并獲得了成功。在美國，HP公司已經和Dreamworks，Disney等著名電影公司達成了長期合作聯盟，以HP的工作站和服務器為主要計算平臺制作出了Shrek，Spirit等體現當今最高動畫制作水平的高票房動畫片。同時，HP公司又非常注重與3D動畫設計人才的搖籃動畫學校的緊密合作，如“The Art Institute”,“Savannah Colledge of Art and Design”(SCAD)等全球最大的藝術院校都已經采用HP的圖形工作站作為教學用機。 在此援引中國IT權威媒體CCW的報道：“根據IDC統計，全球DCC硬件平臺的市場占有率HP名列前茅，市場份額超過20。這是由于HP擁有性能強大的NT、 Unix、Linux工作站、服務器和存儲系統產品，滿足了用戶對數字媒體制作各方面的要求。它的高性能得益于HP的一系列創新技術。”2008年Weta數據中心重新裝配了10000平方米的機房，填滿了惠普BL 2x220c 刀片式服務器，總計擁有4萬多個處理器和104TB RAM，通過光纖連接讀寫大約3PB的數據。多重10G網絡連接緊密的包裹起上述裝備。因為數據流要求絕對穩定，所以所有運算都不能借助互聯網，而需通過本地機房網絡以盡可能高的帶寬完成。為保持機房平穩運轉，Weta裝配了強制水冷設備，提升地板增強散熱，但也只是勉強抵擋為阿凡達這樣的電影運算時散發出的強大熱力。好在他們的選址讓冬天需要的制冷成本大大降低，全水冷的總造價要低于使用空調的費用。每年因為調整一度室溫，他們可以節省幾萬美元。數星期前，這個數據中心因為比同等規模的機房節省40%制冷成本而獲節能獎。該渲染群集系統名叫“阿爾弗雷德”的多任務階梯式架構，把一個大任務分成數千個獨立的小單元來處理。每當有CPU完成任務空閑，就會被隨機分配新的任務。在高峰時段，阿凡達每天要處理10000多個任務，也就是大約1300-1400萬個小單元。這是因為24幀每秒的電影畫面每一幀都要獨立的拆出來加以渲染。數據中心要處理每秒7-8GB的數據，最近一段時間還要24小時連續運行。設備運行既不能太快，也不能太慢，而需要保持穩定的速度。而相比之下，阿凡達成品源文件的數據容量就要微小得多了，僅僅是每幀12MB左右的數據，每秒288M或每分鐘17.28G。其實這個數字也很嚇人。在此方案中建議選用HP公司的BL2x220c刀片式服務器作為計算節點服務器，其HP ProLiant BL2x220c具備極高的密度，十分適用于注重計算性能和電源效率的客戶。 每個機箱最多支持32個服務器節點，每個節點支持2路四核CPU和最高96GB內存，對于每個42U機架來說，BL2x220c最高可擴展至1024個核心。每個節點標配兩個千兆以太網端口，推薦升級至10GB以太網或InfiniBand，實現高性能、低延遲的互連。 BL2x220c提供了業界領先的計算密度和電源效率。 具體部署物理規格計算如下：（此處根據實際渲染節點數量計算）*數據計算來源：HP 功率計算器設備名稱數量高度重量（公斤）散熱輸入電源（最大）1.直連存儲：HPLefthand P45002U2.渲染節點：BL2*22010U3.管理節點：HP DL管理服務器2U4機柜42U5. 核心交換機Procurve 54127UHP ProLiant BL2x220c具備卓越的計算密度。性能 每個服務器節點最多支持2路英特爾至強 5500系列四核處理器 每個服務器節點配備x8夾層卡，用于I/O擴展 每個服務器節點標配4GB (2x2GB)PC5200 DDR2內存，最高支持16GB。管理 每個服務器節點均配有嵌入式iLO2 Blade Edition，用于遠程管理 每個服務器節點通過iLO Select實現電源管理和功率封頂功能 面向HP BladeSystem的HP Insight Control Environment是一款易于安裝的軟件套件，它可以提供全面的系統狀態監控、遠程控制、操作系統部署、電源管理、漏洞掃描和補丁管理等功能 其它 每個c7000機箱內最多可以部署32個服務器節點，每個c3000機箱內最多可以部署16個服務器節點 每個42u機架最多1024個處理器核心和2TB內存 刀片服務器可以有效減少花銷，并可以通過集成的遠程管理功能在全世界任何地方實現遠程管理。刀片服務器是一款功能強勁，超高密度的企業級應用服務器。刀片服務器帶有冗余電源和冗余風扇，所有的服務器都安裝在一個機箱中，并帶有集成的遠程管理專用服務器，采用專用網絡通訊進行管理。 刀片服務器模塊式架構更多采用的特殊設計可以有效減少構建IT環境的時間，通過使用刀片服務器和相關的增值快速部署軟件包，可以對多臺服務器進行部署和快速再部署，刀片服務器可以根據客戶的要求進行配置以及修改配置，而所有這一切操作只需要短短的數分鐘時間 .使用刀片服務器可以在不增加占用面積的情況下提高系統的能力，在一個42U機柜中可以支持多達128臺服務器1.4 渲染管理服務器管理服務器主要承擔兩種任務，為計算節點提供基本的網絡服務，以及調度計算節點上的工作，通常集群的工作調度程序應該運行在這個節點上。在Renderfarm集群系統中，允許管理服務器以及所有的計算節點都可以作為管理節點管理渲染進程。1.5 存儲設備如果集群系統的應用運行需要大量的數據存儲，比如HD素材等，就需要一個存儲節點。顧名思義，存儲節點就是集群系統的數據存儲器和數據服務器。渲染集群系統對I/O存儲系統有很高的要求。 集群應用程序分為計算密集型，通信密集型或是計算/通信密集兼備的不同類型。 在渲染并行集群上的特定應用有時會產生大量的數據。 產生的數據需要在各個結點之間共享，因此可能造成在控制結點或網絡的瓶頸存儲建設方案一：Lefthand此方案中考慮渲染集群系統對于存儲I/O要求我們采用了HP LeftHand存儲系統， 存儲設備選型從如下幾個方面考慮：首先是管理。虛擬機的優勢就是集中、系統的集中化管理。虛擬化存儲設備在管理上首先要求的就是數據的集中存儲，分散的數據將不利于高效的存儲，例如存儲空間的分配、存儲資源的劃分等。第二，虛擬化環境中存儲系統需要提供簡單、快速的部署能力。虛擬主機的擴展和分配是方便的，用戶可以在最短的時間內部署虛擬化主機系統，如果后端存儲沒有良好的支撐能力，虛擬主機就無法完成正常部署，導致上線工作將延后進行。因此，能夠提供集中管理的存儲系統，同時提供快速部署，空間劃分，靈活配置的存儲系統才能滿足虛擬化的環境。第三，很多的虛擬化系統都可以支持基于系統的高可靠管理。例如：系統切換、遷移、災難響應等。虛擬化環境下的存儲系統應該與虛擬化系統具備良好的兼容性，為虛擬化的高可靠性提供良好的支撐平臺。第四，面對虛擬化主機的增加，傳統的存儲系統已經無法提供更好的性能增長。我們知道，傳統的磁盤陣列中，當硬盤增加到一定數量時，存儲系統無法得到更好的性能，傳統SAN陣列一旦配置就很難變更或“重新供應” 供應問題經常被認為是存儲管理的主要難點，這其中的主要原因就是傳統磁盤陣列的存儲架構。能夠支撐更多虛擬系統的存儲設備，應該具備性能的彈性存儲特性，當主機的增加導致存儲的需求加大時，存儲系統應該有能力完成性能的提升。第五，從技術角度看，虛擬主機環境為用戶帶來了更高的主機使用率；從成本角度考慮，虛擬化環境為用戶節省了大量的投資服務器的采購數量大大降低。面對當前不良經濟環境，最大限度節省成本成為了用戶更為關心的焦點。而低成本并不意味著低效率，優秀的存儲產品在低成本的同時，可以提供更加優秀的投資回報率。第六，系統關系著企業的業務能否正常的運行，而數據是企業的命脈，任何的數據丟失對于企業來說都是災難性的。隨著容災熱的到來，企業在有條件的情況下采用必要的手段進行數據容災保護是非常明智的選擇。能夠支撐虛擬化環境的存儲設備，應能提供完備的容災解決方案，這些方案可以幫助用戶降低數據丟失的風險，使得用戶在管理上更輕松，使用存儲設備時更放心，災難發生時可以從容應對。結合動漫基地的實際業務，本方案設計為采用集中存儲解決方案，把用戶動漫渲染后數據集中整合在一臺高可靠性的HP LeftHand P4000存儲設備上。具體描述為：1、 由于LeftHand P4000 為iSCSI協議的高性能存儲產品，因此建議用戶在服務器與主機的連接上采用專用（獨立使用）的以太網交換機進行存儲區域的網絡設備，也可設定獨立的網段或VLAN來避免由于廣播風暴導致的網絡堵塞以及提升存儲網絡的數據安全性。2、 服務器端與LeftHand P4000之間盡量采用性能匹配的搭配原則，即：LeftHand P4000內配置足夠的控制器單一來響應客戶端提交的I/O訪問。3、 IP-SAN環境可以在線進行服務器端的配置，因此當存儲環境完善后，服務器端可以在線進行添加或更改配置，無需影響其他業務系統。4、 通過存儲端的控制，客戶端（例如：Windows XP/Linux等）同樣可以直接連接至LeftHand P4000設備上，通過以太網直接訪問存儲空間，為用戶帶來更加靈活的存儲方式。存儲建設方案二：X9000 網絡存儲系統渲染平臺存儲系統需要數以千計的文件（渲染節點）的并發訪問，每部電影多于175,000幀，同時有上億個小文件同時播放，系統有存儲孤島造成文件共享困難，造成渲染農場空閑。在保持同一名字空間的前提下，以持續的性能和容量擴展能力，管理爆炸性的數據增長 如上圖所示X9000網絡存儲系統是理想的渲染平臺解決方案： 多個設備一同工作 平衡的工作負載 = 持續的性能 在線增加性能 自動重新平衡 益處 消除控制器瓶頸 可擴展和可預期的性能，沒有熱點 更少的服務器空閑時間 1.6計算網絡部分集群計算的進程遷移需要高速硬件連接設備，進行計算機之間的數據傳輸，可選的設備包括千兆網卡、交換機或者光纖卡以及相應的光纖交換機。對于中小型的集群系統來說，可以采用千兆的傳輸速率。在渲染系統的計算網絡中，我們選擇千兆以太網網絡架構。采用HP Procurve 5412，交換容量680Gbps；至少配置204個千兆以太網端口，機箱最大支持48個萬兆以太網端口，SNMP、Console、Telnet以及基于Web管理等網絡功能。1.7 操作系統選擇Linux是做集群服務器的最佳操作系統，其穩定性和速度都比Windows更優秀，但是問題也是存在的。如果Maya為主要Pipeline，選擇Linux會有很多好處，包括比Windows快1倍以上的網絡訪問速度，幾乎沒有病毒煩惱等；如果是3dmax或者是3DMAX和MAYA的混合使用環境，那么就只能選擇Windows了。從以上的內容可以發現，很多軟件可以運行在windows x64系統下。如果主要進行Maya或者SoftImage的渲染，可以將多數計算節點安裝為Linux。反之，就需要多安裝windows操作系統。為了節約成本，可以在分發管理服務器安裝Windows服務器版本，為渲染服務器安裝OEM的Windows XP或Vista。2 軟件平臺2.1 Render farm集群渲染管理平臺軟件Render farm是行業內一種多CPU集群，集中了多種軟硬件，可以針對三維動畫、影視制作項目進行高效率、高品質、多方式的專業渲染服務，其高效運行是由管理軟件來協調、管理的，如下是如今主要的管理軟件： Virtual Vertex公司的Muster Royer Render NIVIDA Deadline PipeLinefx公司的Qube Aceleon公司的EnFuzion 2.2 前端3D制作軟件前端的3D動畫軟件：目前主要采用Autodesk公司Maya、3DMax軟件，它是業界功能最強大的3D動畫設計軟件，是制作數位特效與動畫時超強的動畫組合軟件，整合了制作動畫最強大的功能與最有效的運用于一個作業環境中，并提供最流暢的運作流程。目前Autodesk公司的3D制作軟件已經集成了Mental Ray渲染軟件功能。Autodesk 3DS MAX Autodesk 3ds Max ，為創作和媒體專業人員提供了極具藝術特質的工具集。3ds Max 被開發成一個全面的動畫軟件包，它具有一套深入的并極具生產力的、用于加快工作流的工具集，廣泛應用于游戲開發、視覺效果圖設計、視覺特效和教育領域領先的三維動畫軟件。強大的內置的毛發制作系統、渲染器 mental ray 以及集成的可視化設計工具，將極大地擴展Discreet公司三維造型和動畫系統的制作能力 。Autodesk Maya軟件是世界上最強大的整合 3D 建模、動畫、效果和渲染解決方案之一。Autodesk Maya 還增強了二維圖形的畫質和真實感。正因為此，電影與視頻藝術家、游戲開發人員、可視化專業人員、Web 和 印刷設計人員紛紛求助于 Autodesk Maya 來實現他們的創想。Softimage XSI Softimage|XSI是Softimage公司研制的下一代三維動畫系統，它是業界第一個真正的具有全新概念的非線性動畫系統，它大大地提高了藝術家的創作力和靈活性，從而帶來快速的投資回報。Softimage|XSI的高級直觀的工具包可以進行完美無缺的角色動畫、非破壞性的動畫混合、高質量交互式的動畫生成，它革新了數字藝術家傳統制作三維動畫的方式，并可應用在視頻、電影、廣播電視、交互媒介和娛樂方面。 Softimage|XSI是業界第一個具有較好集成性的非線性動畫系統。利用強大的動畫混合器，使得動畫的混合、過渡、約束、動作和音頻都集成在一個用戶熟悉的非線性環境里。 Softimage|XSI實現了一個用戶可完全定制的和無固定模式的用戶界面。Softimage|XSI是一個基于節點的體系結構，這就意味著所有的操作都是可以編輯的。它的動畫合成器功能更是可以將任何動作進行混合，以達到自然過渡的效果。Softimage|XSI的燈光、材質和渲染已經達到了一個較高的境界，系統提供的幾十種光斑特效可以延伸為千萬種變化。Caustic.Global Illumination和Final Gathering特效使渲染效果到到了空前的效果 。l 計算機安全定義：1、 計算機網絡安全包含三方面的涵義： 機密性 指保證系統內的機密信息不被非法訪問、竊取，防止泄密； 完整性 指保證系統內的信息不被非法篡改或無意修改，即維護信息的真實性、一致性和有效性； 可用性 指保證系統能夠正常地提供服務,不會拒絕合法用戶的正常使用；保證系統的安全也即保證系統的機密性、完整性和可用性。2、安全服務安全服務是一個系統所具有的安全功能的宏觀體現。一種安全服務可由一種和多種安全機制來實現。OSI安全體系結構提出了六類安全服務：鑒權和標識服務（Authentication Service）、訪問控制服務（Access Control Service）、數據保密服務（Data Confidentiality Service）、數據完整性服務（Data Integrity Service）、拒絕服務（Non-repudiation Service）。其中，鑒權服務又可以分為對等實體鑒權服務（Peer Entity Authentication Service）和數據源點鑒權（或確認）服務（Data Origin Authentication Service）。3、 安全機制安全機制是實現安全服務的技術措施，某一個安全機制可以服務于多種安全服務。OSI安全體系結構列舉了（enumerate）八種特定的安全機制，它們是：加密機制（Encipherment mechanism）訪問控制機制（Access Control mechanism）數據完整性機制（Data integrity mechanism）鑒權交換機制（Authentication exchange mechanism）流量填充機制（Traffic padding mechanism）公正機制（Notarization mechanism）安全審計安全性恢復4、安全體系的設計原則為了實現上述的安全目標，對于信息系統的安全設計，應基于如下原則：需求、風險、代價平衡分析的原則信息系統中沒有絕對的安全，需通過安全風險分析，從系統建設需求、安全風險、安全投入、收益等方面找到平衡點，來規劃安全體系。多重保護的原則（全局防御的原則）任何安全保護措施都不是絕對安全的，都可能被攻破。但是建立一個多重保護系統，各重保護相互補充，當一重保護被攻破時，其它重保護仍可保護信息的安全。多層次（網絡OSI參考模型中的邏輯層次）保護的原則安全體系的規劃應貫穿OSI參考模型的各個層次，如在鏈路層和網絡層實施包過濾，在表示層實施加密傳送，在應用層設置專用程序代碼、運行應用層審計軟件，在應用層之上啟動代理服務等。網絡分段的原則（物理和邏輯）網絡分段是保證安全的重要措施。網絡分段可分為物理分段和邏輯分段。網絡可從物理上分為若干段，即通過交換器連接各段。對于TCP/IP可進行邏輯分段，即把網絡分成若干IP子網，各子網通過路由器連接，并在路由器上建立可訪問表，來控制各子網間的訪問。設多個安全單元的原則把整個網絡的安全性賦予多個安全單元，如路由器、屏蔽子網、網關，形成了多道安全防線。易操作、靈活性的原則（安全措施由人完成）安全措施與網絡的靈活性是一對矛盾，安全體系的規劃應以不影響系統的正常運轉和易操作、靈活性為前提。最小授權的原則（分散權力，降低災難程度）特權（超級）網絡要有制約措施，分散過大的集中權力，以降低災難程度。綜合性原則（設備 技術 策略 管理）計算機網絡系統的安全應從物理上、技術上、管理制度（如安全操作乃至計算機病毒的防范等）上以及安全教育上全面采取措施，相互彌補和完善，盡可能地排除安全漏洞。由于本系統的特殊性，只是局域網沒有外網的互聯，因此只考慮網絡安全和防病毒軟件就可以。防病毒軟件選用Symantec網絡版防病毒軟件。第四章、硬件設備及軟件的選型1、硬件選型1.1渲染集群系統建議選用HP的刀片式服務器（ProLiant BL2x220C）。從目前來看，多核技術對提高計算性能有較大的潛力可挖。由于多內核x86處理器在性價比、功效和可擴展性方面具有極大的優勢，這種多內核處理器可以在不改變基礎設施的情況下，提高數據中心的生產率。服務器的整合將會變得更加經濟，因為更少的主機可以處理更多的工作。HP ProLiant BL2x220c刀片服務器可以提供業界最高的計算密度和電源利用率。極高的密度HP ProLiant BL2x220c具備極高的密度，包括：c7000機箱中每10U的空間支持最多32個雙處理器插槽的服務器節點 每個服務器節點最高支持16GB內存 每10U的空間最多支持64路英特爾5500系列四核處理器 電源效率HP ProLiant BL2x220c可提供業界領先的每瓦性能低功耗英特爾5500系列四核處理器 支持低功耗內存 Intel San Clemente芯片組支持低功耗的ECC DDR3內存 采用HP PARSEC散熱架構，可以最大限度提高散熱效率，降低風扇的耗電量 具備最高的服務器密度，能夠降低機箱的電源成本行業領先的管理和配置工具 業界領先的管理和配置工具可提供卓越的遠程管理和全面的生命周期管理，并有助于提高資源利用率，降低總體擁有成本HP Integrated Lights-Out 2 (iLO2) Standard Blade Edition（英文）可以提供業界最完善、性能最高的帶外遠程管理解決方案。 借助新型虛擬KVM，iLO 2 Standard Blade Edition提供了從一個遠程控制臺對系統進行管理或維護所需的全部功能。管理員可以利用iLO 2在任意位置的服務器上對數據中心或遠程站點中的系統進行全面控制，從而避免了不必要的途中奔波，顯著提高了IT效率和響應能力。 現在，IT管理員擁有了一套遠程管理和控制解決方案。 將HP iLO 2 Select（英文）升級到iLO 2 Select Pack（英文）之后，用戶可獲得更多出色的優勢，如功率調節報告、基于腳本的多服務器虛擬介質以及更高的企業安全性。 iLO 2 Select具有靈活的許可機制，包括站點許可以及8臺刀片服務器套件。 HP Insight Control Environment for BladeSystem（英文）是一款集成的軟件套件，用以簡化HP BladeSystem基礎設施的供應和管理。 面向BladeSystem的Insight Control Environment可以對HP BladeSystem進行全面管理，包括硬件資源部署、狀態和性能監控、軟件版本控制以及漏洞掃描和補丁管理。 借助高效的管理軟件，您可以將數據中心打造成出色的服務器基礎設施，對業務進行全面控制，最大限度提升業務的靈活性，實現切實可見的節省。l 各種環境的最佳選擇，適用于虛擬化和自動化數據中心 高效：洞察管理技術(Insight Control)管理 可通過對HP BladeSystem基礎設施進行簡單可靠的供應、監視和控制，幫助IT組織節省大量寶貴時間。通過實現基本IT流程的自動化，洞察管理(Insight Control)軟件有助于確保將稀缺的IT人才集中到積極響應業務需求上，而不是浪費在費時的手動處理以及對系統問題的被動響應上。節能：惠普(HP)能量智控技術(Thermal Logic)與洞察管理技術(Insight Control)管理結合，可根據應用程序處理的需要調整服務器功率狀態，以及改善HP BladeSystem機座中的空氣流動和冷卻效率，從而有助于更加有效地利用現有的供能和冷卻設施。惠普(HP)新的模塊化冷卻系統可將單個機架中的冷卻功率提高三倍。靈活應變：通過將惠普(HP)新的虛擬連接技術(Virtual Connect)體系結構與洞察管理技術(Insight Control)管理結合，系統管理員可以根據應用程序需要，輕松地重新配置計算資源，而不會妨礙生產IP和存儲域網絡2。這一功能與洞察管理(Insight Control)軟件配合使用，可支持系統管理員實現系統故障的自動恢復，而不必依靠昂貴的集群技術，同時還可幫助減少不斷過量預備服務器基礎設施的需要。經濟：與服務器、存儲和網絡松散組合構成的機架安裝式環境不同，HP BladeSystem可將這些要素組合到一個統一的基礎設施中，顯著降低布線、連接件和端口方面的成本。此外，通過結合高效管理能力、靈活應變能力和節能特性，HP BladeSystem還可比傳統計算環境顯著降低運營成本。1.2文件存儲系統實現您企業存儲的無限靈活性 存儲節點采用HP StorageWorks X9000網絡存儲系統系列，無需中斷系統即可進行擴展無縫擴展容量：模塊化存儲基礎設施可以在不中斷系統的情況下實現從數十TB到數PB的存儲增長。單一命名空間，簡化管理：X9000采用一個最高可擴展至16PB的單一命名空間，可以提高容量利用率，簡化管理。在線擴展帶寬和應用性能：完全分布式元數據能夠為數據密集型應用和交易應用提供前所未有的高性能。即時擴展，零宕機：X9000無需數據離線，即可將性能提升到最佳狀態，從而避免了昂貴、復雜的叉車式升級。非凡的靈活性超高性能，可以處理所有文件工作負載：無論I/O工作負載如何，即不管文件和I/O大小，不管是讀取還是寫入，是隨機還是連續，都可以實現工作效率最大化。支持所有的主要文件協議：無論協議如何(CIFS/NFS)，都能夠將Windows、MAC、Linux和UNIX文件數據整合到一個易于管理的存儲池中。動態再平衡存儲：在存儲系統上平均分配文件，消除熱點，維護性能水平，響應快速變化的業務需求。利用產品世代優化投資：擴展存儲能力，采用新的、不同的存儲技術，確保數據一直在線。數據分層可以優化存儲效率：X9000內建有策略管理和自動化文件遷移功能，可以將不常用的數據從成本高昂的存儲資源遷移到較為經濟的存儲資源上，進而降低運營成本，提高整體存儲效率。模塊化按增長付費架構：X9000多層存儲可以消除昂貴的過度供應，讓您根據業務需求輕松調整存儲系統。2、軟件選擇2.1 Render farm集群渲染管理平臺軟件（選擇一）PipelineFX有一支強大的管理技術支持隊伍，他們經驗豐富，技術全面。參加過美國夢工廠制作小蟻雄兵，怪物史萊克，史克威爾公司制作最終幻想的渲染管理。Qube是PipeLinefx公司的用于電影、視頻、游戲的Render farm管理系統軟件，可以改進和提高生產效率、增加內容的品質、優化硬件資源的功能；一般用于大型的Render farm場所，有自己的專利技術,支持MYSQL數據庫。增強對常用商業軟件支持 maya, Softimage, 3ds Max, Shake, NUKE, mental ray。增強用戶GUI管理界面，使管理人員輕松使用。一個Qube 的管理者可以同時控制多個用戶， 管理者可以對計算主機進行個性化的設置，例如CPU的速度等； Qube擁有高度自定義性，可擴展性，可與任何生產線掛鉤，支持全天無休渲染。多線程的Worker，可以提高Worker和Supervisor之間的通信能力，同時加強自我修復機制的可靠性 當工作完成的時候，可以自動進行郵件通知； Qube可以進行很高的個性化設置，可升級，可以被整合到任何的工作流程中，它可以運行在Linux、Windows XP、2000和2003，以及Mac OSX操作系統上。 2.2所需要的各類軟件（三維、平面、影視合成、多媒體編程軟件等）常用的3D軟件：前端的3D動畫軟件：主要采用Autodesk公司Maya、3DMax軟件和Softimage公司的XSI，它是業界功能最強大的3D動畫設計軟件，是制作數位特效與動畫時超強的動畫組合軟件，整合了制作動畫最強大的功能與最有效的運用于一個作業環境中，并提供最流暢的運作流程。后臺渲染軟件：主要使用Mental Images公司的Mental Ray渲染軟件和Pixar公司的RenderMan渲染軟件。目前Autodesk公司和Softimage公司的3D制作軟件已經集成了Mental Ray渲染軟件功能。后臺渲染軟件：主要使用Maya batch Render渲染軟件、Mental Images公司的Mental Ray渲染軟件和Pixar公司的RenderMan渲染軟件。 Autodesk 3DS MAX Autodesk 3ds Max ，為創作和媒體專業人員提供了極具藝術特質的工具集。3ds Max 被開發成一個全面的動畫軟件包，它具有一套深入的并極具生產力的、用于加快工作流的工具集，廣泛應用于游戲開發、視覺效果圖設計、視覺特效和教育領域領先的三維動畫軟件。強大的內置的毛發制作系統、渲染器 mental ray 以及集成的可視化設計工具，將極大地擴展Discreet公司三維造型和動畫系統的制作能力 。3DS MAX主要功能描述 ：1.動畫獨特的基于權重調整方法的動畫控制器子系統充分利用了多重算法，用于驅動任何動畫通道，包括用戶表達式。2. 建模增強的樣條線/面片工作流可以減少頻繁的對可編輯堆棧的操作，同時包括了直觀的截面操作功能，復位面片切線插值，以及對內部邊的缺省濾除。3.紋理貼圖貼圖坐標編輯修改器Unwrap UV得到了功能擴展， 可編輯的貼圖坐標多達99個通道，并使用了不同的貼圖坐標調整算法, 直接完成對紋理貼圖坐標的控制，顯著降低貼圖時間。4.渲染更快速的、生成照片質量的復合掃描線渲染器，包含了全局照明和照片級燈光工具，還實現了無限制的分布式網絡渲染功能。命令行渲染技術，使用文本文件和命令行完成批處