一種基于云計(jì)算的gpu虛擬化平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于：虛擬機(jī)以重定向方式利用多GPU加速計(jì)算的平臺(tái)架構(gòu)，利用GPU管理端對(duì)虛擬機(jī)處理能力的提升，虛擬機(jī)中的組件通過(guò)攔截應(yīng)用程序?qū)PU調(diào)用，并重定向至本機(jī)特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器，使得應(yīng)用程序的GPU調(diào)用在特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器之上執(zhí)行，并在執(zhí)行完成返回結(jié)果到虛擬機(jī)。本發(fā)明提供一種高性能、低成本的云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)。
【專利說(shuō)明】
一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種虛擬化平臺(tái)，特別是涉及一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬化是云計(jì)算的核心技術(shù)基礎(chǔ)，它所帶來(lái)的成本節(jié)約、安全性增強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)逐漸獲得了人們的認(rèn)可，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。虛擬化技術(shù)通過(guò)對(duì)硬件資源的虛擬化，可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上模擬多個(gè)相同的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，從而能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)相互隔離，提高了服務(wù)器的利用效率，在服務(wù)器合并、網(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)算數(shù)據(jù)保護(hù)、高性能計(jì)算和可信等領(lǐng)域都有大量的應(yīng)用。近幾年，圖形處理單元(GPU)的性能和功能顯著增加。GPU的功能不再局限于圖像處理，同時(shí)發(fā)展成為一個(gè)有著高計(jì)算峰值和內(nèi)存帶寬的高度并行的處理器。隨著一些支持GPGPU(通用圖形處理單元)計(jì)算的技術(shù)(例如CUDA)的推出，GPGPU的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于GPU的強(qiáng)大的并行計(jì)算能力，使得越來(lái)越多的高性能運(yùn)算中引入了 CPU+GPU的異構(gòu)模式。但是，一方面GPU的功耗較大，如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)都配備GPU，則可能大大增加集群的功耗；一方面，GPU的并行計(jì)算能力強(qiáng)大，而在大部分運(yùn)算中，GPU作為協(xié)處理器，僅僅加速代碼中的并行部分，使得GPU的使用率不高?’另一方面由于GPU的封閉性，虛擬機(jī)無(wú)法直接利用GPU來(lái)加速計(jì)算。這使得GPU在虛擬機(jī)方面的應(yīng)用受到了很大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高性能、低成本的云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:虛擬機(jī)以重定向方式利用多GPU加速計(jì)算的平臺(tái)架構(gòu)，利用GPU管理端對(duì)虛擬機(jī)處理能力的提升，虛擬機(jī)中的組件通過(guò)攔截應(yīng)用程序?qū)PU調(diào)用，并重定向至本機(jī)特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器，使得應(yīng)用程序的GPU調(diào)用在特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GHJ服務(wù)器之上執(zhí)行，并在執(zhí)行完成返回結(jié)果到虛擬機(jī)。
[0005]前述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:在虛擬環(huán)境下，采用C/S方式，實(shí)現(xiàn)了多GHJ協(xié)同計(jì)算。
[0006]前述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:GPU管理端對(duì)GPU服務(wù)端模塊以及虛擬機(jī)客戶端模塊的請(qǐng)求進(jìn)行處理，響應(yīng)GPU服務(wù)端模塊的資源注冊(cè)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器的負(fù)載。
[0007]前述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:GPU管理端還對(duì)每個(gè)GPU服務(wù)器的任務(wù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)每個(gè)GPU服務(wù)器的計(jì)算資源進(jìn)行管理，同時(shí)根據(jù)負(fù)載響應(yīng)虛擬機(jī)客戶端模塊的請(qǐng)求，并為其分配最匹配的GPU服務(wù)器。
[0008]前述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:所述GPU為云計(jì)算引擎的平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)施內(nèi)容包括云存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，“C+G”云計(jì)算引擎算法的實(shí)現(xiàn)。
[0009]前述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:所述GPU服務(wù)端模塊節(jié)點(diǎn)裝置為2U雙路服務(wù)器。
[00?0]前述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:在GPU上申請(qǐng)用于快速存儲(chǔ)的頁(yè)鎖定內(nèi)存。
[0011]前述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:通過(guò)編程模型使GPU渲染計(jì)算和MapReduce模型二者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的高性能清染計(jì)算系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本發(fā)明實(shí)施“CPU+GPU”異構(gòu)模式下云平臺(tái)三層SPI模型的專業(yè)化構(gòu)建，重點(diǎn)是對(duì)多GPU協(xié)同計(jì)算、多GPU虛擬化以及跨平臺(tái)技術(shù)的突破研究，以及對(duì)“按需申請(qǐng)”的游戲開(kāi)發(fā)與管理平臺(tái)，游戲產(chǎn)品“零投入”的免費(fèi)接入運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)，支持多媒體混合終端跨平臺(tái)接入的游戲三大應(yīng)用平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，其目的是實(shí)現(xiàn)為中小型游戲開(kāi)發(fā)廠商提供集游戲開(kāi)發(fā)、游戲運(yùn)營(yíng)、游戲安全、游戲營(yíng)銷(xiāo)、游戲支付等多功能一體的一站式、高性能、低成本的綜合云服務(wù)平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:虛擬機(jī)以重定向方式利用多GPU加速計(jì)算的平臺(tái)架構(gòu)，利用GHJ管理端對(duì)虛擬機(jī)處理能力的提升，虛擬機(jī)中的組件通過(guò)攔截應(yīng)用程序?qū)PU調(diào)用，并重定向至本機(jī)特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器，使得應(yīng)用程序的GPU調(diào)用在特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GHJ服務(wù)器之上執(zhí)行，并在執(zhí)行完成返回結(jié)果到虛擬機(jī)。
[0015]在虛擬環(huán)境下，采用C/S方式，實(shí)現(xiàn)了多GPU協(xié)同計(jì)算。GPU管理端對(duì)GPU服務(wù)端模塊以及虛擬機(jī)客戶端模塊的請(qǐng)求進(jìn)行處理，響應(yīng)GPU服務(wù)端模塊的資源注冊(cè)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器的負(fù)載。
[0016]GPU管理端還對(duì)每個(gè)GPU服務(wù)器的任務(wù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)每個(gè)GPU服務(wù)器的計(jì)算資源進(jìn)行管理，同時(shí)根據(jù)負(fù)載響應(yīng)虛擬機(jī)客戶端模塊的請(qǐng)求，并為其分配最匹配的GPU服務(wù)器。所述GHJ為云計(jì)算引擎的平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)施內(nèi)容包括云存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，“C+G”云計(jì)算引擎算法的實(shí)現(xiàn)。所述GPU服務(wù)端模塊節(jié)點(diǎn)裝置為2U雙路服務(wù)器。在GPU上申請(qǐng)用于快速存儲(chǔ)的頁(yè)鎖定內(nèi)存。通過(guò)編程模型使GPU渲染計(jì)算和MapReduce模型二者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的高性能渲染計(jì)算系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
(I)將“CPU+GPU”異構(gòu)模式應(yīng)用于游戲云平臺(tái)，提出了一種虛擬化環(huán)境中虛擬機(jī)以重定向方式利用多GPU加速計(jì)算的平臺(tái)架構(gòu)。利用GPU對(duì)虛擬機(jī)處理能力的提升，虛擬機(jī)中的組件通過(guò)攔截應(yīng)用程序?qū)PU調(diào)用，并重定向至本機(jī)特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器，使得應(yīng)用程序的GPU調(diào)用在特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器之上執(zhí)行，并在執(zhí)行完成返回結(jié)果到虛擬機(jī)。
[0018](2)研究了基于MapReduce的多GPU并行計(jì)算模型和虛擬化環(huán)境下多GPU系統(tǒng)計(jì)算實(shí)現(xiàn)方案。實(shí)際物理環(huán)境下，通過(guò)編程模型使GHJ渲染計(jì)算和MapReduce模型二者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的高性能渲染計(jì)算系統(tǒng)。在虛擬環(huán)境下，采用C/S方式，實(shí)現(xiàn)了多GPU協(xié)同計(jì)算，并設(shè)計(jì)了蒙特卡羅(MC)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證在虛擬化環(huán)境下多GPU協(xié)同計(jì)算的加速效果。
[0019](3)提出了面向游戲云的跨平臺(tái)訪問(wèn)技術(shù)。能夠解決現(xiàn)有游戲平臺(tái)兼容性不足的行業(yè)難題，使不同終端或者不同平臺(tái)的用戶可以通過(guò)虛擬機(jī)終端訪問(wèn)統(tǒng)一的游戲數(shù)據(jù)和程序，提供了極大的方便。游戲云服務(wù)中間件專注于在系統(tǒng)硬件設(shè)施虛擬化基礎(chǔ)上，構(gòu)建虛擬化的中間件游戲服務(wù)，并提供高可用性、彈性計(jì)算、管理、智能策略調(diào)度的服務(wù)能力，形成了MySpice 系統(tǒng)。
[0020]本平臺(tái)的建設(shè)主要分為三大部分:一是硬件系統(tǒng)的建設(shè)，我們采用以GPU為云計(jì)算引擎的平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)施內(nèi)容包括云存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，“C+G”云計(jì)算引擎算法的實(shí)現(xiàn)，和服務(wù)器集群的建設(shè)，應(yīng)用這一技術(shù)構(gòu)建云平臺(tái)，在保障平臺(tái)同樣的功能及計(jì)算性能的前提下，極大地減少建設(shè)成本的投入。二是軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，分網(wǎng)絡(luò)游戲云端開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、游戲運(yùn)營(yíng)支撐及保障系統(tǒng)、跨平臺(tái)接入三大系統(tǒng)。最后進(jìn)行各大系統(tǒng)的整合，平臺(tái)功能及性能的調(diào)試和優(yōu)化。
[0021]本發(fā)明以GPU為計(jì)算引擎，將“CPU+GPU”異構(gòu)模式應(yīng)用于游戲云平臺(tái)是一種應(yīng)用創(chuàng)新，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。該模式能夠解決傳統(tǒng)的以純CPU模式構(gòu)建云平臺(tái)，硬件投入與數(shù)據(jù)高性能處理互相限制的矛盾，GPU高度并行化計(jì)算的特點(diǎn)能夠滿足云環(huán)境中對(duì)游戲圖形高性能渲染等需求，以及游戲運(yùn)營(yíng)中大規(guī)模數(shù)據(jù)的高效處理，同時(shí)能夠有效減少I(mǎi)T硬件資源投入，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)建設(shè)成本與云平臺(tái)性能的高度重合。此外，借助本項(xiàng)目的實(shí)施，公司完成了從單純的游戲研發(fā)公司向集游戲研發(fā)、運(yùn)營(yíng)、銷(xiāo)售一體化發(fā)展的綜合型游戲服務(wù)商的轉(zhuǎn)變;完成了從網(wǎng)頁(yè)游戲到移動(dòng)端游戲開(kāi)發(fā)、網(wǎng)頁(yè)游戲運(yùn)營(yíng)到兼顧移動(dòng)游戲運(yùn)營(yíng)的全覆蓋。公司近2年累計(jì)幫助150人實(shí)現(xiàn)了就業(yè)。
[0022]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:虛擬機(jī)以重定向方式利用多GPU加速計(jì)算的平臺(tái)架構(gòu)，利用GHJ管理端對(duì)虛擬機(jī)處理能力的提升，虛擬機(jī)中的組件通過(guò)攔截應(yīng)用程序?qū)PU調(diào)用，并重定向至本機(jī)特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器，使得應(yīng)用程序的GPU調(diào)用在特權(quán)域或者遠(yuǎn)程GHJ服務(wù)器之上執(zhí)行，并在執(zhí)行完成返回結(jié)果到虛擬機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要I所述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:在虛擬環(huán)境下，采用C/S方式，實(shí)現(xiàn)了多GPU協(xié)同計(jì)算。3.根據(jù)權(quán)利要2所述的一種基于云計(jì)算的GHJ虛擬化平臺(tái)，其特征在于:GHJ管理端對(duì)GPU服務(wù)端模塊以及虛擬機(jī)客戶端模塊的請(qǐng)求進(jìn)行處理，響應(yīng)GPU服務(wù)端模塊的資源注冊(cè)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)遠(yuǎn)程GPU服務(wù)器的負(fù)載。4.根據(jù)權(quán)利要3所述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:GPU管理端還對(duì)每個(gè)GPU服務(wù)器的任務(wù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)每個(gè)GPU服務(wù)器的計(jì)算資源進(jìn)行管理，同時(shí)根據(jù)負(fù)載響應(yīng)虛擬機(jī)客戶端模塊的請(qǐng)求，并為其分配最匹配的GPU服務(wù)器。5.根據(jù)權(quán)利要4所述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:所述GPU為云計(jì)算引擎的平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)施內(nèi)容包括云存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，“C+G”云計(jì)算引擎算法的實(shí)現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要5所述的一種基于云計(jì)算的GHJ虛擬化平臺(tái)，其特征在于:所述GPU服務(wù)端模塊節(jié)點(diǎn)裝置為2U雙路服務(wù)器。7.根據(jù)權(quán)利要6所述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:在GPU上申請(qǐng)用于快速存儲(chǔ)的頁(yè)鎖定內(nèi)存。8.根據(jù)權(quán)利要7所述的一種基于云計(jì)算的GPU虛擬化平臺(tái)，其特征在于:通過(guò)編程模型使GPU渲染計(jì)算和MapReduce模型二者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的高性能渲染計(jì)算系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK105959404SQ201610474412
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】馮軍
【申請(qǐng)人】江蘇易樂(lè)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司