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5G的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越清晰，GPU的應(yīng)用也日趨廣泛，中國(guó)移動(dòng)充分展現(xiàn)了在5G+AI融合創(chuàng)新應(yīng)用上的探索與貢獻(xiàn)。未來(lái)，基于領(lǐng)先的GPU虛擬化與一如既往的云實(shí)力，中國(guó)移動(dòng)將持續(xù)推動(dòng)行業(yè)融合創(chuàng)新，加速5G+AI規(guī)?；卣埂?/p>
成都創(chuàng)新互聯(lián)專(zhuān)業(yè)為企業(yè)提供霍州網(wǎng)站建設(shè)、霍州做網(wǎng)站、霍州網(wǎng)站設(shè)計(jì)、霍州網(wǎng)站制作等企業(yè)網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作、霍州企業(yè)網(wǎng)站模板建站服務(wù)，10余年霍州做網(wǎng)站經(jīng)驗(yàn)，不只是建網(wǎng)站，更提供有價(jià)值的思路和整體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
作者：潘瑋琛，單位：中國(guó)移動(dòng)智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心
咳咳，新課堂開(kāi)講啦!
來(lái)看看這次講啥?
云桌面?
玩耍大型3D、播高清視頻卡成翔的那種?
GPU虛擬化?
頂配物理顯卡一步到位不香嗎?
不要著急，存在即合理~
咱們花5分鐘來(lái)了解下吧
說(shuō)不定在這之后你也會(huì)欲欲躍試呢
Part 01并行計(jì)算天才——GPU
GPU(Graphic Processing Unit)即計(jì)算機(jī)圖形處理器，具有數(shù)千個(gè)計(jì)算核心，可以并行、高效地處理工作負(fù)載，是硬件顯卡的“心臟”。GPU與CPU的區(qū)別是CPU 由專(zhuān)為順序串行處理而優(yōu)化的幾個(gè)核心組成，而 GPU 則擁有一個(gè)由數(shù)以千計(jì)的更小、更高效的核心(專(zhuān)為同時(shí)處理多重任務(wù)而設(shè)計(jì))組成的大規(guī)模并行計(jì)算架構(gòu)，其相較于CPU的最大優(yōu)勢(shì)是更加適用于大量重復(fù)數(shù)據(jù)集運(yùn)算和頻繁內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)等特點(diǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景，例如3D應(yīng)用程序、視頻和圖像渲染這些大規(guī)模并行任務(wù)。
Part 02 GPU虛擬化
目前主流的商用GPU虛擬化方案主要有：GPU直通模式、GPU分片虛擬化、GPU SRIOV模式等。
(1)GPU直通模式：直通模式也稱(chēng)為穿透模式，即繞過(guò)虛擬機(jī)管理系統(tǒng)將物理顯卡單獨(dú)分配給某一虛擬機(jī)，保存了GPU的完整性和獨(dú)立性，失去了設(shè)備復(fù)用的功能，具有性能損耗小、功能兼容性好的特性。例如Xenserver的直通模式就是利用英特爾設(shè)備虛擬化技術(shù)(Intel VT-d)技術(shù)將顯示設(shè)備暴露給某個(gè)客戶(hù)虛擬機(jī)。
(2)GPU分片虛擬化：GPU的分片虛擬化包含兩個(gè)維度的含義：1. 對(duì)GPU的計(jì)算資源即算力進(jìn)行時(shí)間片段的劃分，由多個(gè)虛擬vGPU共享，調(diào)度時(shí)間片一般在1ms-10ms左右;2. 對(duì)GPU顯存進(jìn)行劃分，以NVIDIA為例，一個(gè)16GB顯存物理GPU，如果分配為8個(gè)vGPU, 則每個(gè)虛擬GPU獨(dú)享2G顯存。
總的來(lái)說(shuō)顯卡虛擬化就是將顯卡進(jìn)行時(shí)間切片和顯存分塊，并將這些顯卡時(shí)間片和顯存分片分配給虛擬機(jī)使用的過(guò)程。由于支持顯卡虛擬化的顯卡一般可以根據(jù)需要切分成不同的規(guī)格的時(shí)間片，因此可以分配給多臺(tái)虛擬機(jī)使用。其實(shí)現(xiàn)原理其實(shí)就是在應(yīng)用層進(jìn)行攔截與GPU相關(guān)的應(yīng)用程序編程接口(API)，通過(guò)重定向(仍然使用GPU)的方式完成相應(yīng)功能，再將執(zhí)行結(jié)果返回應(yīng)用程序。
以NVIDIA顯卡虛擬化和Xenserver為例，服務(wù)端虛擬化驅(qū)動(dòng)軟件可以轉(zhuǎn)換服務(wù)器上安裝的物理GPU，以創(chuàng)建可在多個(gè)虛擬機(jī)中共享的虛擬GPU，各個(gè)虛擬機(jī)或者應(yīng)用可通過(guò)客戶(hù)端驅(qū)動(dòng)在用戶(hù)層提供針對(duì)CUDA API的庫(kù)以及一個(gè)維護(hù)CUDA相關(guān)軟硬件狀態(tài)的虛擬GPU(vGPU)，GPU與用戶(hù)之間的關(guān)系不再是一對(duì)一，而是一對(duì)多。
Part 03 GPU虛擬化之于云桌面
云桌面即虛擬化桌面，目前其最大的缺陷在于糟糕的用戶(hù)體驗(yàn)，因?yàn)樵趫D像處理密集型的應(yīng)用場(chǎng)景中要求虛擬化桌面存在較高的圖形圖像處理能力和圖形圖像遠(yuǎn)程輸出能力，而GPU虛擬化為這兩個(gè)核心能力提供了強(qiáng)力支撐。
(1)圖形圖像處理能力：為了滿(mǎn)足各類(lèi)用戶(hù)的多樣化需求，云桌面需要支持圖形圖像處理、工業(yè)設(shè)計(jì)及游戲等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，且云服務(wù)中心需要支持對(duì)顯卡資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度管理，GPU虛擬化技術(shù)則能夠根據(jù)需要為云桌面虛擬機(jī)提供匹配的顯卡計(jì)算資源，加快虛擬機(jī)的圖形圖像處理能力，加強(qiáng)圖像渲染能力，讓大型單機(jī)游戲不再掉幀!
(2)圖形圖像遠(yuǎn)程輸出能力：云桌面方案的另一重要環(huán)節(jié)則是遠(yuǎn)端虛擬機(jī)畫(huà)面輸出到終端屏幕的過(guò)程，畫(huà)面質(zhì)量和流暢度直接影響到前端桌面的交互體驗(yàn)。目前各類(lèi)遠(yuǎn)程桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議都會(huì)涉及到音視頻編解碼及推流技術(shù)，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬和時(shí)延的限制，遠(yuǎn)程桌面?zhèn)鬏斒紫刃枰诒镜剡M(jìn)行音視頻源的壓縮、編碼，而音視頻編碼也需要強(qiáng)大的計(jì)算能力。例如視頻編解碼中應(yīng)用的H264編碼技術(shù)，為現(xiàn)今視頻編解碼中應(yīng)用最為廣泛，最為高效省時(shí)、省流量的編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)此編碼過(guò)程所需要的運(yùn)算、編碼、壓縮等流程十分復(fù)雜，需要對(duì)視頻流進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)編解碼，此時(shí)虛擬GPU資源就可以提供充足的計(jì)算能力。
【本文為專(zhuān)欄作者“移動(dòng)Labs”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者】
網(wǎng)站題目：五分鐘技術(shù)趣談|GPU虛擬化在云桌面上的應(yīng)用
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