麒麟软件研发出高性能虚拟 GPU 方案，大幅提高云桌面渲染性能

　　近日，麒麟软件研发中心虚拟化技术研发团队经过不懈努力，成功推出了全新的虚拟 GPU 方案 V2.0。这一创新技术旨在提高虚拟机 GPU 的 3D 渲染性能，以满足图像处理、平面设计、3D 建模以及游戏等多元化场景的需求。

　　该方案的亮点在于其采用了 vhost-user-gpu、3D 渲染同步优化、基于动态数据的云桌面刷新等一系列前沿技术，使得虚拟机的 GPU 3D 渲染性能得以显著提升，达到了后端 GPU 3D 渲染性能的80%以上。这一突破性的技术进步，将虚拟化技术的性能推向了新的高度。

　　值得一提的是，这一方案无需专业显卡支持，仅通过消费级显卡即可满足虚拟机的图像处理、平面设计、3D 建模以及游戏等场景的需求。这无疑为用户带来了极大的便利，降低了使用成本。同时，该方案还实现了1:N的灵活性和隔离性，为不同用户提供了更加个性化的使用体验。

　　随着云桌面技术的不断发展和广泛应用，用户在云桌面进行图像处理、平面设计、3D 建模以及游戏等场景的需求日益增多。这对云桌面的图像渲染能力提出了越来越高的要求。麒麟软件虚拟 GPU 方案 V2.0 的推出，正是为了满足这一日益增长的需求。

　　在之前的2022年5月，麒麟软件已经基于开源 virtio-gpu 半虚拟化显卡技术和 api 转发方案，开发了自己的虚拟 GPU 方案 V1.0。该方案对 virtio-gpu 虚拟显卡进行了深度优化，在有后端 GPU 支持的情况下，可将 virtio-gpu 的渲染性能提升到后端 GPU 性能的 60%(采用 glmark2 渲染基准测试)。然而，与 GPU 硬件虚拟化方案相比，麒麟软件虚拟 GPU 方案 V1.0 的渲染转发过程开销仍比较大，后端物理 GPU 没能得到充分利用，损失近 40% 的渲染性能。

　　针对这一问题，麒麟软件研发团队对虚拟 GPU 方案进行了进一步升级优化，推出了麒麟软件虚拟 GPU 方案 V2.0。这一新方案使得渲染过程中的性能损耗降低到两成以内，3D 综合渲染性能可以达到后端 GPU 性能的八成以上。这一卓越的性能提升，标志着麒麟软件在虚拟化技术领域再次实现了突破性的创新。

　　麒麟软件表示，GPU 方案 V2.0 采用新技术框架，使用 vhost-user-gpu 虚拟显卡(基于 vhost-user 技术实现)替换了 V1.0 方案采用的 virtio-gpu 虚拟显卡。vhost-user-gpu 虚拟显卡无需经由宿主机内核 kvm 模块和用户态切换，可以通过共享内存直接与虚拟机进行数据面通信，减少了大量的用户态(vm exit 和 vm entry)切换开销，V1.0 版本额外开销更小，性能更好。这无疑为虚拟机的运行带来了更高的效率和稳定性。

　　此外，GPU 方案 V2.0 还突破了渲染命令执行实时监听技术与快速命令反馈技术。在渲染命令执行过程中，实现实时监听，提升命令执行监听度，减少物理 GPU 的空闲等待;在命令执行完毕前，预先准备好反馈数据，提升反馈速度和减少反馈时间开销。实现了由完整桌面刷新改为动态区域刷新，即只刷新桌面显示数据有变化的区域，降低云桌面刷新时读取物理 GPU 中未变化图像数据所造成的额外开销。这一系列技术的突破和应用，进一步提高了虚拟机的 GPU 渲染性能和效率。

　　为了验证方案效果，麒麟软件基于英特尔集显、AMD RX 550 以及英伟达 RTX 2060 三种不同厂商的显卡，以及 glmark2 和 gputest 两种不同的基准测试程序对 vhost-user-gpu 的 3d 渲染性能进行了测试。测试结果显示，在 glmark2 基准测试下vhost-user-gpu 在分别以三种不同类型的 GPU 作为后端渲染加速 GPU 的情况下测试得分均达到甚至超过物理 GPU 的原始测试得分的80%。在 gputest 基准测试下对比 vhost-user-gpu 与物理 GPU 在7个不同测试场景下的得分结果显示在大多数情况下优化后的 vhost-user-gpu 的性能同样可以达到物理 GPU 原始性能的80%以上。这一系列测试结果表明麒麟软件虚拟 GPU 方案 V2.0 在提高虚拟机 GPU 渲染性能方面具有显著的优势。