[发明专利]实现图形处理器虚拟化的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及云计算基础技术虚拟化领域，特别地，涉及一种实现图形处理器虚拟化的方法与装置。

背景技术

随着GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）性能的不断提高，目前已不再局限于图形处理，其通用计算能力，在浮点运算与并行计算等方面均具有更加突出的特点，但相对于CPU（Central Processing Unit，中央处理单元），其在应用虚拟化方面尚不完备，难以有效支撑云计算领域。

GPU相对于CPU在硬件架构上具有计算单元优势，但其本身在虚拟化驱动支持以及多核设计方面相比成熟的CPU技术还有较大的差距，难以发挥其强大的图形渲染能力，无法高效支撑多路图形数据处理。

虚拟化主要是指按照需求将硬件和软件环境抽象虚拟出来，提供给操作系统和应用服务使用。主流的虚拟化技术都是以CPU硬件虚拟化为基础，支撑虚拟运行环境，满足普通的逻辑运算、数据存储和用户远程应用交互等。

从虚拟化实现层次而言，可分为基于硬件底层的完全虚拟化、基于改造操作系统控制硬件底层的准虚拟化、基于操作系统的处理机制的增添虚拟服务器功能的操作系统虚拟化、还有立足操作系统之上仅对应用运行环境进行分割的应用层虚拟化等多种。

从虚拟化实现方式来看，当前主要是基于国外著名的虚拟化软件，例如，VMware、Virtual PC、Xen、Virtuozzo/OpenVZ等，实现的功能主要是面向运算、存储和运行普通应用，并且相对固定地为应用分配硬件资源，在应用释放后资源仍不能被其他应用所使用。与目前GPU/显卡的分配能力严重不足，难以满足游戏等需要超强图形数据处理能力的需求相矛盾。

从业务发展角度来讲，当前主流虚拟化处理机制几乎全部都是基于数据的完全分割和硬件独占的模式，对于政企级别应用能够做到安全性和服务的有效保证，但对于灵活多变的互联网应用而言，不但其成本较高，而且灵活性严重不足，难以满足公众客户对丰富多彩的云应用的需求。

从技术完善角度来讲，几乎所有的虚拟化软件都是基于CPU虚拟化实现，针对GPU/显卡而言处理能力很差，无法为消耗百兆以上显存的高端增值应用提供智能服务，严重限制了面向公众云应用的发展，尤其是游戏等具有超强市场前景的应用。

当前，国内外厂商为了解决GPU/显卡资源的调用，都是基于操作系统模糊调用或者采用微软的virtual PC+Remote FX云桌面机制等。主要的模糊调用机制，包括远程桌面、应用层多路运行机制等。上述方法都未从根本上解决这一问题。

随着国内iTV（Interactive TV，互动电视）用户超千万，如果开拓iTV市场的规模效益成为当务之急，则其中的游戏服务是最适合的业务之一。其主要障碍是市场存量终端机顶盒能力不足，无法支撑高增值服务。采用云计算技术，可以很好解决用户终端能力较弱的缺陷，但同时带来云端实现技术的挑战，因此，目前急需适用于图形数据处理的智能GPU虚拟方案来支撑业务的发展。

发明内容

本发明实施例要解决的一个技术问题是提供一种实现图形处理器虚拟化的方法与装置，能够为弱终端提供良好的图形显示功能。

本发明实施例提供了一种实现图形处理器虚拟化的方法，包括响应于远端并发图形应用发起的服务请求，发起多路并行应用运行指令；利用图形处理器GPU硬件驱动层提供的硬件资源调用接口，并根据各路并发应用的需求对云端的GPU硬件资源进行划分，以为每路应用分配独立的硬件资源；基于所分配的硬件资源环境运行多路并行应用，完成各自图形的渲染；通过路径寻址机制获知每路应用所使用的硬件资源地址，并基于所获知的地址直接在硬件底层截取渲染后的输出数据；对渲染后的输出数据进行流化处理，并传输至发起各并发图形应用的远端用户，以在用户所使用的终端上直接显示各图形应用对应的图形。