kvmgt-kernel 实现GPU虚拟化

KVMGT-kernel是Intel开源技术01.org推出的一项完整的GPU虚拟化解决方案,在KVM和XEN的基础上实现。本文档对该技术进行相应测试，让大家有个基本参考和了解。KVMGT-kernel目前支持虚机系统包含win7 32,64位，win8.1 ubuntu,centos 。

首先来看下GPU虚拟化实现方式。(下图来自Intel)
第一种是实例调用api来实现虚拟化，这种方式即不能完全发挥GPU的性能，而且通过api调用实现的性能也非常低。
第二种虽然能通过DRIVER来获取GPU的性能实现GPU虚拟化，但属于独享资源，并不能实现多实例共享GPU性能。
·第三种是目前最优方式，即可通过DRIVER来获取调用HYPERVISOR相应模块实现GPU虚拟化，发挥最大性能，并且实现了多实例性能共享。

 
一、安装部署

测试环境原宿主机系统为centos7.0 64位
先获取kernel及qemu
项目地址：https://github.com/01org/KVMGT-kernel
  https://github.com/01org/igvtg-qemu

查看kernel 分支版本，建议编译如下版本（目前稳定版）：

安装对应依赖包
yum install libarchive-dev libghc-bzlib-dev libpci-dev mercurial gettext bcc iasl libncurses5-dev kpartx bc libperl-dev libgtk2.0-dev libc6-dev-i386 libaio-dev libsdl1.2-dev libyajl-dev libx11-dev autoconf libtool xsltproc bison flex xutils-dev xserver-xorg-dev x11proto-gl-dev libx11-xcb-dev vncviewer libxcb-glx0 libxcb-glx0-dev libxcb-dri2-0-dev libxcb-xfixes0-dev python-dev bin86 git vim libssl-dev gcc gcc-c++ glib2 glib2-devel zlib zlib-devel automake
升级kernel.
   1)进入kernel目录建立编译配置文件

  2）编辑.config文件，增加XFS模块支持(由于本人采用xfs文件系统)。

3）编译内核文件
   make  -j8

4）确认编译通过之后执行make modules_install 安装内核模块。

5）生成引导镜像
mkinitrd /boot/initramfs-3.18.0-rc7-vgt-2015q3+ -v vmlinuz-3.18.0-rc7-vgt-2015q3+

6）复制必要文件至对应目录
cp   arch/x86/boot/bzImage  /boot/vmlinuz-kvm

cp vgt.rules /etc/udev/rules.d

chmod a+x vgt_mgr

cp vgt_mgr /usr/bin

 
二、安装qemu-kvmgt

1）更新相应依赖子模块（这步需要FQ）
git submodule update --init dtc

git submodule update --init roms/seabios

2 ）编译安装
 ./configure --prefix=/root --enable-kvm --disable-xen --enable-debug-info --enable-debug --enable-sdl --enable-vhost-net --disable-debug-tcg



查看版本

3），加入boot引导项
Example(以下是本人grub.cfg配置)               
 
menuentry 'CentOS KVMGT Linux (3.18.0-rc7-vgt-2015q3+) 7 (Core)' --class centos --class gnu-linux --class gnu --class os --unrestricted $menuentry_id_option 'gnulinux-3.10.0-123.13.1.el7.x86_64-advanced-73a9bad6-c54e-4c4a-8cc3-9ea39290efed' {
        load_video
        set gfxpayload=keep
        insmod gzio
        insmod part_msdos
        insmod xfs
        set root='hd0,msdos2'
        if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,msdos2 --hint-efi=hd0,msdos2 --hint-baremetal=ahci0,msdos2 --hint='hd0,msdos2'  6c4194dc-75bd-44a3-a9fa-98681e7ea0d6
        else
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root 6c4194dc-75bd-44a3-a9fa-98681e7ea0d6
        fi
        linux16 /vmlinuz-3.18.0-rc7-vgt-2015q3+ root=/dev/mapper/os-root ro crashkernel=auto intel_iommu=igfx_off ignore_loglevel drm_debug=15.UTF-8 i915.hvm_boot_foreground=1
        initrd16 /initramfs-3.18.0-rc7-vgt-2015q3+.img
}

重启机器，查看内核版本

 
三、性能测试

建立测试虚机，本人测试虚机采用win7 64位系统。虚机安装系统之后需要安装驱动。
在下面链接中下载对应驱动即可。(建议进入安全模式安装驱动)
https://downloadcenter.intel.com/download/25425/Intel-Graphics-Driver-for-Windows-7-8-1-15-36-
这里采用passmark2d软件进行性能测试。
PassMark Performance Test是一个专门用来测试电脑效能的性能测试软件。我们这里只测试显卡性能不同虚拟化场景对比。
使用Intel  GVT虚拟化场景性能测试。
我测试虚机内存为4096， CPU 为2.开启了gvt虚拟化功能。

可以看到虚拟机已经成功识别了宿主机的硬件。

1）首先使用系统自带评分工具测试结果如下。

可以看出基本评分为5.9分。
 
使用PASSMARK 2D图形评测结果如下

使用PASSMARK 3D图形评测结果如下

常规虚拟化场景性能测试
同样一台虚机，内存为4096， CPU 为2.我关闭GVT虚拟化功能来进行测试。

还是先看系统自带工具评分。

可以看到，使用常规虚拟化技术显示性能相当低，只有1分。
接下来看passmark 2D图形评测结果

2D评测结果也比开启GVT虚拟化性能要差很多,而3D性能评测试在常规虚拟化技术中根本无法使用。

四、后续总结

使用Intel GVT虚拟化技术性能明显高出常规虚拟化技术显示性能,由于是Intel弄的,目前只支持intel型号cpu(i7系列)。
该技术应用场景可用于部分游戏，视频、图片编辑/播放，媒体转码等应用，具体应用场景可根据业务类型来选择。
 
该文档只测试了以kvm方式来实现的方式，有兴趣大家可以看看xen的实现方式。
Intel内部技术透露他们已经将其与openstack整合了，至于方法有兴趣大家可自行研究。