[发明专利]用于在虚拟化图形处理环境中的远程显示和内容保护的设备及方法

说明书

涉及虚拟化图形处理环境中的远程显示和内容保护的设备及方法。该设备包括显示引擎，渲染视频图像序列；编码器，压缩序列以产生压缩的序列；网络接口控制器，通过网络链路传送其到远程显示器；缓冲器指针寄存器，将读取和写入指针存储在帧缓冲器和压缩的流缓冲器中；中央处理单元，初始化读取和写入指针处理该图像；显示引擎访问第一写入指针写入帧缓冲器的指定位置，编码器基于第一读取指针值从其读取，编码器基于第二写入指针值写入压缩的流缓冲器，网络接口控制器基于第二读取指针值从其读取，显示引擎写入帧缓冲器时第一和第二写入和读取指针值被更新无来自CPU的干扰，编码器从帧缓冲器读取并写入压缩的流缓冲器，并且网络接口控制器从其读取。

技术领域

本发明总体上涉及计算机处理器领域。更具体地，本发明涉及用于在虚拟化图形处理环境中的远程显示和内容保护的设备及方法。

相关技术的说明

最近在图形处理器单元（GPU）虚拟化方面取得了快速的进展。虚拟化图形处理环境被用于例如媒体云、远程工作站/桌面、可互换虚拟仪器（IVI）、富客户端虚拟化等等。某些架构通过俘获与仿真来执行完整GPU虚拟化，以对全功能虚拟GPU（vGPU）进行仿真，同时通过传递对性能关键的图形存储器资源来提供接近原生的性能。

随着GPU在服务器中支持3D、媒体和GPGPU工作负载的重要性日益增加，GPU虚拟化正变得越来越普遍。如何虚拟化来自虚拟机（VM）的GPU存储器访问是关键设计因素之一。GPU拥有自己的图形存储器：专用视频存储器或共享系统存储器。当系统存储器用于图形时，客户机物理地址（GPA）需要在被硬件访问之前转换为主机物理地址（HPA）。

为GPU执行转换有多种方法。一些实施方式通过硬件支持来执行转换，但是可以仅向一个VM传递GPU。另一解决方案是针对转换构建阴影结构的软件方法。例如，阴影页表采用某些架构来实现，诸如在上文提及的完整的GPU虚拟化解决方案中，所述架构可以支持多个VM共享物理GPU。

在一些实施方式中，客户机/VM存储器页面由主机存储器页面支持。虚拟机监视器（VMM）（有时称为“管理程序”）使用例如扩展页表（EPT）从客户机物理地址（PA）映射到主机PA。可以使用多种存储器共享技术，诸如内核同页合并（KSM）技术。

KSM将具有相同内容的来自多个VM的页面合并到带有写入保护的单个页面中。也就是说，如果（从客户机PA1映射到主机PA1的）VM1中的存储器页面具有与（从客户机PA2映射到主机PA2的）VM2中的另一个存储器页面相同的内容，则可以仅使用一个主机页面（如HPA_SH）来支持客户机存储器。也就是说，VM1的客户机PA1和VM2的PA2都映射到带有写入保护的HPA_SH。这节省用于系统的存储器，并且对于客户机的只读存储器页面（诸如代码页面和零页面）特别有用。利用KSM，一旦VM修改了页面内容，就可以使用写入时复制（COW）技术来移除共享。

中介传递用于虚拟化系统中的装置性能和共享，其中，单个物理GPU作为多个虚拟GPU呈现给具有直接DMA的多个客户机，而来自客户机的特权资源访问仍然是被俘获与仿真的。在某些实施方式中，每个客户机可以运行原生GPU驱动程序，并且装置DMA直接进入存储器，而无需管理程序的干预。

附图说明

结合以下附图，从下面的详细描述中可以获得对本发明的更好理解，其中：

图1是具有处理器的计算机系统的实施例的框图，所述处理器具有一个或多个处理器核和图形处理器；

图2是处理器的一个实施例的框图，所述处理器具有一个或多个处理器核、集成存储器控制器、以及集成图形处理器；

图3是图形处理器的一个实施例的框图，所述图形处理器可以是分立式图形处理单元、或者可以是与多个处理核集成的图形处理器；

图4是用于图形处理器的图形处理引擎的实施例的框图；