麒麟軟件研發出高性能虛拟 GPU 方案，大幅提高雲桌面渲染性能

　　近日，麒麟軟件研發中心虛拟化技術研發團隊經過不懈努力，成功推出了全新的虛拟 GPU 方案 V2.0。這一創新技術旨在提高虛拟機 GPU 的 3D 渲染性能，以滿足圖像處理、平面設計、3D 建模以及遊戲等多元化場景的需求。

　　該方案的亮點在于其采用了 vhost-user-gpu、3D 渲染同步優化、基于動态數據的雲桌面刷新等一系列前沿技術，使得虛拟機的 GPU 3D 渲染性能得以顯著提升，達到了後端 GPU 3D 渲染性能的80%以上。這一突破性的技術進步，将虛拟化技術的性能推向了新的高度。

　　值得一提的是，這一方案無需專業顯卡支持，僅通過消費級顯卡即可滿足虛拟機的圖像處理、平面設計、3D 建模以及遊戲等場景的需求。這無疑為用戶帶來了極大的便利，降低了使用成本。同時，該方案還實現了1:N的靈活性和隔離性，為不同用戶提供了更加個性化的使用體驗。

　　随着雲桌面技術的不斷發展和廣泛應用，用戶在雲桌面進行圖像處理、平面設計、3D 建模以及遊戲等場景的需求日益增多。這對雲桌面的圖像渲染能力提出了越來越高的要求。麒麟軟件虛拟 GPU 方案 V2.0 的推出，正是為了滿足這一日益增長的需求。

　　在之前的2022年5月，麒麟軟件已經基于開源 virtio-gpu 半虛拟化顯卡技術和 api 轉發方案，開發了自己的虛拟 GPU 方案 V1.0。該方案對 virtio-gpu 虛拟顯卡進行了深度優化，在有後端 GPU 支持的情況下，可将 virtio-gpu 的渲染性能提升到後端 GPU 性能的 60%(采用 glmark2 渲染基準測試)。然而，與 GPU 硬件虛拟化方案相比，麒麟軟件虛拟 GPU 方案 V1.0 的渲染轉發過程開銷仍比較大，後端物理 GPU 沒能得到充分利用，損失近 40% 的渲染性能。

　　針對這一問題，麒麟軟件研發團隊對虛拟 GPU 方案進行了進一步升級優化，推出了麒麟軟件虛拟 GPU 方案 V2.0。這一新方案使得渲染過程中的性能損耗降低到兩成以内，3D 綜合渲染性能可以達到後端 GPU 性能的八成以上。這一卓越的性能提升，标志着麒麟軟件在虛拟化技術領域再次實現了突破性的創新。

　　麒麟軟件表示，GPU 方案 V2.0 采用新技術框架，使用 vhost-user-gpu 虛拟顯卡(基于 vhost-user 技術實現)替換了 V1.0 方案采用的 virtio-gpu 虛拟顯卡。vhost-user-gpu 虛拟顯卡無需經由宿主機内核 kvm 模塊和用戶态切換，可以通過共享内存直接與虛拟機進行數據面通信，減少了大量的用戶态(vm exit 和 vm entry)切換開銷，V1.0 版本額外開銷更小，性能更好。這無疑為虛拟機的運行帶來了更高的效率和穩定性。

　　此外，GPU 方案 V2.0 還突破了渲染命令執行實時監聽技術與快速命令反饋技術。在渲染命令執行過程中，實現實時監聽，提升命令執行監聽度，減少物理 GPU 的空閑等待;在命令執行完畢前，預先準備好反饋數據，提升反饋速度和減少反饋時間開銷。實現了由完整桌面刷新改為動态區域刷新，即隻刷新桌面顯示數據有變化的區域，降低雲桌面刷新時讀取物理 GPU 中未變化圖像數據所造成的額外開銷。這一系列技術的突破和應用，進一步提高了虛拟機的 GPU 渲染性能和效率。

　　為了驗證方案效果，麒麟軟件基于英特爾集顯、AMD RX 550 以及英偉達 RTX 2060 三種不同廠商的顯卡，以及 glmark2 和 gputest 兩種不同的基準測試程序對 vhost-user-gpu 的 3d 渲染性能進行了測試。測試結果顯示，在 glmark2 基準測試下vhost-user-gpu 在分别以三種不同類型的 GPU 作為後端渲染加速 GPU 的情況下測試得分均達到甚至超過物理 GPU 的原始測試得分的80%。在 gputest 基準測試下對比 vhost-user-gpu 與物理 GPU 在7個不同測試場景下的得分結果顯示在大多數情況下優化後的 vhost-user-gpu 的性能同樣可以達到物理 GPU 原始性能的80%以上。這一系列測試結果表明麒麟軟件虛拟 GPU 方案 V2.0 在提高虛拟機 GPU 渲染性能方面具有顯著的優勢。