IT之家 11 月 24 日消息，近日，麒麟軟件研發(fā)中心虛擬化技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)推出虛擬 GPU 方案 V2.0，該方案采用 vhost-user-gpu、3D 渲染同步優(yōu)化、基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的云桌面刷新等技術(shù)，將虛擬機(jī) GPU 的 3D 渲染性能提升到后端 GPU 3D 渲染性能的 80% 以上。
麒麟軟件表示，該方案無(wú)需專業(yè)顯卡支持，通過(guò)消費(fèi)級(jí)顯卡即可使虛擬機(jī)滿足圖像處理、平面設(shè)計(jì)、3D 建模以及游戲等場(chǎng)景的需求，同時(shí)可實(shí)現(xiàn) 1:N 的靈活性和隔離性，大大降低了用戶使用成本。
IT之家附麒麟軟件虛擬 GPU 方案 V2.0 版技術(shù)框圖：
據(jù)介紹，隨著云桌面技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，用戶在云桌面進(jìn)行圖像處理、平面設(shè)計(jì)、3D 建模以及游戲等場(chǎng)景需求增多，這對(duì)云桌面的圖像渲染能力提出了越來(lái)越高的要求。
在 2022 年 5 月，麒麟軟件基于開源 virtio-gpu 半虛擬化顯卡技術(shù)和 api 轉(zhuǎn)發(fā)方案，開發(fā)了自己的虛擬 GPU 方案 V1.0。該方案對(duì) virtio-gpu 虛擬顯卡進(jìn)行了深度優(yōu)化，在有后端 GPU 支持的情況下，可將 virtio-gpu 的渲染性能提升到后端 GPU 性能的 60%（采用 glmark2 渲染基準(zhǔn)測(cè)試）。
然而，與 GPU 硬件虛擬化方案相比，麒麟軟件虛擬 GPU 方案 V1.0 的渲染轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程開銷仍比較大，后端物理 GPU 沒(méi)能得到充分利用，損失近 40% 的渲染性能。針對(duì)該問(wèn)題，對(duì)虛擬 GPU 方案進(jìn)一步升級(jí)優(yōu)化，推出麒麟軟件虛擬 GPU 方案 V2.0，使得渲染過(guò)程中的性能損耗降低到兩成以內(nèi)，3D 綜合渲染性能可以達(dá)到后端 GPU 性能的八成以上。
麒麟軟件表示，GPU 方案 V2.0 采用新技術(shù)框架，使用 vhost-user-gpu 虛擬顯卡（基于 vhost-user 技術(shù)實(shí)現(xiàn)）替換了 V1.0 方案采用的 virtio-gpu 虛擬顯卡。vhost-user-gpu 虛擬顯卡無(wú)需經(jīng)由宿主機(jī)內(nèi)核 kvm 模塊和用戶態(tài)切換，可以通過(guò)共享內(nèi)存直接與虛擬機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)面通信，減少了大量的用戶態(tài)（vm exit 和 vm entry）切換開銷，V1.0 版本額外開銷更小，性能更好。
此外，GPU 方案 V2.0，還突破了渲染命令執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽技術(shù)與快速命令反饋技術(shù)，在渲染命令執(zhí)行過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)聽，提升命令執(zhí)行監(jiān)聽精確度，減少物理 GPU 的空閑等待；在命令執(zhí)行完畢前，預(yù)先準(zhǔn)備好反饋數(shù)據(jù)，提升反饋速度和減少反饋時(shí)間開銷。實(shí)現(xiàn)了由完整桌面刷新改為動(dòng)態(tài)區(qū)域刷新，即只刷新桌面顯示數(shù)據(jù)有變化的區(qū)域，降低云桌面刷新時(shí)，讀取物理 GPU 中未變化圖像數(shù)據(jù)所造成的額外開銷。
為驗(yàn)證方案效果，基于英特爾集顯、AMD RX 550 以及英偉達(dá) RTX 2060 三種不同廠商的顯卡，以及 glmark2 和 gputest 兩種不同的基準(zhǔn)測(cè)試程序?qū)?vhost-user-gpu 的 3d 渲染性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下：
在 glmark2 基準(zhǔn)測(cè)試下，vhost-user-gpu 在分別以三種不同類型的 GPU 作為后端渲染加速 GPU 的情況下，測(cè)試得分均達(dá)到甚至超過(guò)物理 GPU 的原始測(cè)試得分的 80%。
在 gputest 基準(zhǔn)測(cè)試下，對(duì)比 vhost-user-gpu 與物理 GPU 在 7 個(gè)不同測(cè)試場(chǎng)景下的得分，結(jié)果顯示，在大多數(shù)情況下，優(yōu)化后的 vhost-user-gpu 的性能同樣可以達(dá)到物理 GPU 原始性能的 80% 以上。
此外，麒麟軟件虛擬化 GPU 方案 V2.0 還進(jìn)行了廣泛的架構(gòu)適配和顯卡適配，在商用 x86、arm 架構(gòu)下，采用主流顯卡廠商 GPU 作為后端 GPU 時(shí)，該方案均能正常運(yùn)行。
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