[发明专利]一种云渲染系统、服务器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及GPU虚拟化技术领域，特别涉及一种云渲染系统、服务器及方 法。

背景技术

云计算已经越来越普及，越来越多的厂商正在考虑将自己的业务转移到云 服务提供商的云主机(如虚拟机，容器虚拟化)上。然而目前的云主机无法提 供较强的3D渲染能力与GPGPU(GeneralPurposeGPU通用计算图形处理器) 计算能力，支持强3D实时渲染需求的应用和高性能计算应用，目前云服务提 供商主要依赖于云服务管理平台、虚拟化软件以及硬件对虚拟化技术的支持， 将物理资源进行切割、隔离、封装成为云主机，以此为基础对外提供服务。由 于GPU(GraphicsProcessingUnit图形处理器)的复杂性和GPU硬件对虚拟 化技术的支持滞后，使得很长时间内云主机没有直接的3D渲染能力。

而目前各个公司一般使用NvidiaVGPU架构的方式提供3D云渲染服务， 由于vGPU(VirtualGPU虚拟图形处理器)技术由Nvidia厂商独占，因此只 有使用Nvidia提供的GRIDGPU才能拥有3D渲染能力，然而作为垄断，这种 GPU的价格比普通GPU价格高很多；其次，NvidiaVGPU架构的渲染性能较 低，例如GRIDK1在进行UnigineHeavenBenchmark4.0测试时，其平均渲染 帧率仅为8.5FPS，作为对比NvidiaGTX970其平均渲染帧率为95.4，性能上 相差一个数量级，该架构仅仅只能满足CAD等对3D渲染要求较低的业务需 要，只有当虚拟设备能够直接访问到独立的GPU时，才能使GPU发挥出更好 的渲染能力。

专利CN201010612078.0公开了一种通用图形处理器虚拟化的实现方法、 系统及装置，该专利文件公开的方法实现了不依赖NvidiaVGPU架构，使得多 个虚拟设备能够访问GPU硬件的方法，通过将虚拟机V1访问的GPU地址配 置真实的物理GPU地址，并使该虚拟机与其他多个虚拟机V2间共享同一内存 的方式.其他虚拟机V2接收到请求后将信息存储到共享内存，V1读取共享内 存信息，通过物理GPU进行数据处理，完成后将结果发送到共享内存中，并 由发送该请求的虚拟机读取计算结果。该方法实现多虚拟机间接与GPU硬件 进行通信。然而该方法中大多数虚拟机并未直接与GPU进行通信，而是将渲 染请求发送给另一台预定的虚拟机，让其代为完成渲染任务，因此计算效率、 渲染能力也不会很高。

综上所述，现有的云渲染技术均未实现虚拟机直接访问硬件GPU进行渲 染，且现有的云渲染设备价格昂贵、3D渲染性能较差。

发明内容

为了解决这些潜在问题，本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述 不足，提供一种能够使虚拟机直接访问硬件GPU，且价格便宜、渲染性能高的 云渲染系统、服务器及方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种云渲染系统，包括宿主机及多个GPU，所述宿主机设置有多个虚拟机， 每个所述虚拟机都配置有对应的一个GPU驱动；

所述云渲染系统还包括：MMU，耦合至每个所述GPU驱动及每个所述GPU、 耦合虚拟机内存与宿主机内存，其被配置为当任一个虚拟机请求访问GPU时， 向该虚拟机的GPU驱动分配一个GPU地址，所述GPU地址用于访问该GPU；当 任一个虚拟机请求访问虚拟机内存时，向该虚拟机分配对应的宿主机内存地 址；

IOMMU，耦合至每个所述GPU及虚拟机内存，其被配置为当任一个GPU请 求访问虚拟机内存时，向该GPU分配对应的宿主机内存地址。

进一步地，设置内存地址空间，并将所述宿主机内存映射到内存地址空间， 所述内存地址空间用于存储宿主机内存对应的地址，所述虚拟机通过访问内存 地址空间中的地址来访问对应的宿主机内存。

进一步地，所述IOMMU还用于将所述内存地址空间存储的不连续的内存段 映射为连续的内存段，以便GPU能够通过DMA技术进行数据读写。

进一步地，设置GPU地址空间，并将所述GPU映射到GPU地址空间，所述 GPU地址空间用于存储GPU控制寄存器对应的地址，所述GPU驱动通过所述GPU 地址空间来访问对应的GPU控制寄存器。

进一步地，当任一个所述虚拟机启动时，该虚拟机与一个GPU通过MMU和 /或IOMMU进行绑定，且在绑定期间，该已被绑定的GPU不能再与其他虚拟机 进行绑定。