CN106569877A - 一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站gpu的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，该方法可使得多个虚拟机以直通方法共享使用图形工作站GPU。一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，包含有分割图形工作站GPU形成若干虚拟GPU；配置生成虚拟机，并为生成的虚拟机指定控制节点以及计算节点；虚拟机启动后，计算节点读取虚拟GPU的工作状态，并将处于空闲状态的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给控制节点；控制节点选定并分配虚拟GPU给虚拟机，建立虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接等步骤。

Description

一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法。
背景技术
随着计算机硬件设备的发展以及硬件设备对虚拟化支持程度的不断提高，虚拟机的应用场合越来越广泛。在使用虚拟机的过程中，用户对虚拟机的图形处理功能也提出了更高的要求。然而，为保证虚拟机运行的流畅性、降低虚拟机对资源响应的需求，现有技术人员通常会采用降低虚拟机显示分辨率、限制色深、降低视频帧率等技术手段，这些妥协措施势必会造成虚拟机用户体现要低于常规计算机。而图形工作站GPU（GPU为英文GraphicsProcessing Unit的缩写，其中文含义为图形处理器）则是一种专业用于处理图形图像数据的设备，其具有十分强大的图形处理能力，若能提供一种虚拟机使用图形工作站GPU的方法则可有效解决现有虚拟机图形处理能力不够的缺陷。
发明内容
本发明提供了一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，该方法可使得多个虚拟机以直通方法共享使用图形工作站GPU。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）、云计算平台将图形工作站GPU分割为若干个虚拟GPU，并为每个分割形成的虚拟GPU分配编号以及总线ID；
（2）、云计算平台根据用户申请配置生成虚拟机，并为生成的虚拟机指定控制节点以及计算节点；
（3）、虚拟机启动后，由计算节点接收虚拟机发送的资源分配请求并读取图形工作站GPU中分割形成的各个虚拟GPU的工作状态；计算节点选择将处于空闲状态的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给控制节点；
（4）、由控制节点选定处于空闲状态的虚拟GPU，并将选定的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给虚拟机，建立虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接；同时将成功与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU的工作状态标识为忙碌；
控制节点将处于忙碌状态的虚拟GPU所占用的总线ID从图形工作站GPU总线中分离出来。
进一步的，所述方法还包括：在虚拟机关闭后，控制节点将与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU所占用的总线ID挂接回图形工作站GPU总线中，同时将虚拟GPU的工作状态切换为空闲状态。
较为优选的，配置生成虚拟机具体包括：确定云主机的类型、提供虚拟机所需操作系统、网络通讯协议、代理服务镜像模板以及图形工作站GPU原生态驱动。
可选择的，控制节点选定处于空闲状态的虚拟GPU具体包括如下步骤：若虚拟机之前被分配过虚拟GPU且之前分配的虚拟GPU未被占用，则为虚拟机继续分配该虚拟GPU；若虚拟机之前并未被分配过虚拟GPU，或者虚拟机之前被分配过虚拟GPU但之前分配的虚拟GPU已被占用，则随机为虚拟机分配虚拟GPU。
可选择的，云计算平台分割图形工作站GPU形成的虚拟GPU的数量不少于云计算平台可配置生成虚拟机的数量。
本发明提供了一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，具体的该方法包括有如下步骤：分割图形工作站GPU形成若干虚拟GPU；配置生成虚拟机，并为生成的虚拟机指定控制节点以及计算节点；虚拟机启动后，计算节点读取虚拟GPU的工作状态，并将处于空闲状态的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给控制节点；控制节点选定并分配虚拟GPU给虚拟机，建立虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接等步骤。通过上述步骤，在云计算平台配置生成的虚拟机可以以直通方式使用图形工作站GPU，而且多个虚拟机以并行共享的方式访问该图形工作站GPU。
附图说明
其中，图1为本发明一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，该方法可使得多个虚拟机以直通方法共享使用图形工作站GPU。
下面结合下述附图来详细描述对本发明提供的一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法的流程示意图。
如图1所示，该方法包括有步骤S1：云计算平台将图形工作站GPU分割为若干个虚拟GPU，并为每个分割形成的虚拟GPU分配编号以及总线ID。值得注意的是，在分割图形工作站GPU形成虚拟GPU的过程中，为确保云计算平台下各虚拟机都可以分配的虚拟GPU，应保证云计算平台分割图形工作站GPU形成的虚拟GPU的数量不少于云计算平台可配置生成虚拟机的数量。
步骤S2：云计算平台根据用户申请配置生成虚拟机，并为生成的虚拟机指定控制节点以及计算节点。
在完成前述步骤的基础上，进一步配置生成虚拟机。具体的配置生成虚拟机包括有确定云主机的类型、提供虚拟机所需操作系统、网络通讯协议、代理服务镜像模板以及图形工作站GPU原生态驱动。其中上述配置过程可在云计算平台的系统管理员的控制下完成，而配置的代理服务镜像模板、图形工作站GPU原生态驱动等则为虚拟机与虚拟GPU之间的通信互通完成初期准备工作。
步骤S3：虚拟机启动后，由计算节点接收虚拟机发送的资源分配请求并读取图形工作站GPU中分割形成的各个虚拟GPU的工作状态；计算节点选择将处于空闲状态的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给控制节点。步骤S4：由控制节点选定处于空闲状态的虚拟GPU，并将选定的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给虚拟机，建立虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接；同时将成功与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU的工作状态标识为忙碌；控制节点将处于忙碌状态的虚拟GPU所占用的总线ID从图形工作站GPU总线中分离出来。
在完成前述步骤的基础上，进一步由计算节点以及控制节点选取合适的虚拟GPU，并建立虚拟GPU与虚拟机的直通互连。首先，由计算节点接收虚拟机发送的资源分配请求，读取图形工作站GPU中分割形成的各个虚拟GPU的工作状态，当虚拟GPU的工作状态为空闲状态时即说明该选择的虚拟GPU未被占用，从而初选出可选用的虚拟GPU。而后，由控制节点从初选出可选用的虚拟GPU中选定合适的虚拟GPU分配给虚拟机。作为本发明的一种较为优选的实施方式，具体分配原则为：判断虚拟机之前是否被分配过虚拟GPU；若虚拟机之前被分配过虚拟GPU且之前分配的虚拟GPU未被占用，则为虚拟机继续分配该虚拟GPU；若虚拟机之前并未被分配过虚拟GPU，或者虚拟机之前被分配过虚拟GPU但之前分配的虚拟GPU已被占用，则随机为虚拟机分配虚拟GPU。
当控制节点选定虚拟GPU后，将选定的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给虚拟机，建立虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接；同时将成功与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU的工作状态标识为忙碌。该挂载连接过程可借助软件完成，例如：在控制节点上安装gpu-server服务程序，在计算节点上安装gpu-control服务程序，在虚拟机中安装gpu-agent服务程序，借由上述三种服务程序的服务互通完成虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接动作；当然，该挂载连接亦可由硬件（虚拟机端则由模拟硬件）来控制完成，例如：在计算节点处桥接滑环连接器，令滑环连接器与虚拟机端的模拟硬件数据接收端相接连，进而完成虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接动作。对本领域技术人员而言，无论是利用软件完成上述虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接动作，还是使用硬件完成，都应属于本发明的保护范围。而虚拟机挂载连接时所使用代理服务镜像模板、图形工作站GPU原生态驱动均是由云计算平台配置提供的。
而在虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接动作后，为确保该虚拟GPU不被其他虚拟机或云计算平台上的其他实体或虚拟设备所占用，控制节点还会将已成功与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU标识为忙碌，并同时将处于忙碌状态的虚拟GPU所占用的总线ID从图形工作站GPU总线中分离出来。至此，虚拟机完成以直通透传方式使用了云计算平台中设置的图形工作站GPU显卡设备的控制过程（准确的说是使用了一部分的图形工作站GPU的硬件设备）。当云计算平台中新增其他虚拟机时，只需对上述步骤进行循环，同样可为其他新增虚拟机配置合适的图形工作站GPU显卡资源，从而为云计算平台中多个虚拟机共享使用图形工作站GPU显卡资源提供了合理技术支持。
进一步优选的，本发明提供的一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法还包括有，步骤S5：在虚拟机关闭后，控制节点将与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU所占用的总线ID挂接回图形工作站GPU总线中，同时将虚拟GPU的工作状态切换为空闲状态。
在虚拟机关闭后（即虚拟机不再需求图形显卡资源时），为缓解图形工作站GPU的工作压力，要及时将不用的虚拟GPU对应显卡资源释放回图形工作站GPU中。该释放过程可由控制节点来切换完成，具体的，控制节点接收虚拟机关闭指令，并调取该虚拟机在正常使用过程中所占用虚拟GPU以及其对应的总线ID；而后将虚拟GPU所占用的总线ID挂接回图形工作站GPU总线，同时将该虚拟GPU的工作状态从忙碌状态切换为空闲状态，从而完成了虚拟GPU的释放动作。
本发明提供了一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，具体的该方法包括有如下步骤：分割图形工作站GPU形成若干虚拟GPU；配置生成虚拟机，并为生成的虚拟机指定控制节点以及计算节点；虚拟机启动后，计算节点读取虚拟GPU的工作状态，并将处于空闲状态的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给控制节点；控制节点选定并分配虚拟GPU给虚拟机，建立虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接等步骤。通过上述步骤，在云计算平台配置生成的虚拟机可以以直通方式使用图形工作站GPU，而且多个虚拟机以并行共享的方式访问该图形工作站GPU。

Claims (5)

1.一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）、云计算平台将图形工作站GPU分割为若干个虚拟GPU，并为每个分割形成的虚拟GPU分配编号以及总线ID；
（2）、云计算平台根据用户申请配置生成虚拟机，并为生成的虚拟机指定控制节点以及计算节点；
（3）、虚拟机启动后，由计算节点接收虚拟机发送的资源分配请求并读取图形工作站GPU中分割形成的各个虚拟GPU的工作状态；计算节点选择将处于空闲状态的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给控制节点；
（4）、由控制节点选定处于空闲状态的虚拟GPU，并将选定的虚拟GPU的编号以及总线ID发送给虚拟机，建立虚拟机与虚拟GPU之间的挂载连接；同时将成功与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU的工作状态标识为忙碌；
控制节点将处于忙碌状态的虚拟GPU所占用的总线ID从图形工作站GPU总线中分离出来。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，其特征在于，所述方法还包括：在虚拟机关闭后，控制节点将与虚拟机建立挂载连接的虚拟GPU所占用的总线ID挂接回图形工作站GPU总线中，同时将虚拟GPU的工作状态切换为空闲状态。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，其特征在于，配置生成虚拟机具体包括：确定云主机的类型、提供虚拟机所需操作系统、网络通讯协议、代理服务镜像模板以及图形工作站GPU原生态驱动。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，其特征在于，控制节点选定处于空闲状态的虚拟GPU具体包括如下步骤：若虚拟机之前被分配过虚拟GPU且之前分配的虚拟GPU未被占用，则为虚拟机继续分配该虚拟GPU；若虚拟机之前并未被分配过虚拟GPU，或者虚拟机之前被分配过虚拟GPU但之前分配的虚拟GPU已被占用，则随机为虚拟机分配虚拟GPU。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟机以直通方式共享使用图形工作站GPU的方法，其特征在于，云计算平台分割图形工作站GPU形成的虚拟GPU的数量不少于云计算平台可配置生成虚拟机的数量。
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