基于虛擬化的云游戲GPU資源自適應(yīng)調(diào)度策略.pdf

1、云游戲是一種將游戲在云端的圖形處理器( Graphic Processing Unit,簡稱 GPU)進行圖像渲染,并通過網(wǎng)絡(luò)將圖像傳輸?shù)娇蛻舳说募夹g(shù)。隨著GPU虛擬化技術(shù)的發(fā)展與成熟,云游戲得以快速普及,現(xiàn)在已經(jīng)涌現(xiàn)出越來越多的云游戲服務(wù)提供商。然而,目前在云游戲數(shù)據(jù)中心,多個虛擬機之間共享GPU資源仍舊存在著巨大的挑戰(zhàn)。首先,云游戲服務(wù)提供商一般為每一個云游戲提供單獨的GPU,因此往往會造成GPU資源的嚴(yán)重浪費。其次,由于缺乏虛擬化

2、環(huán)境下GPU資源高效的共享機制,如果在一個GPU上同時運行多個游戲,那么每個游戲的服務(wù)等級協(xié)議(Service Level Agreement,簡稱SLA)是不能被保證的。此外,云游戲還容易受到運行時的不確定因素的干擾,增大了在云游戲之間進行GPU資源調(diào)度的難度。
　　針對上述三個挑戰(zhàn),本文提出了一個在虛擬化環(huán)境下,能夠高效調(diào)度云游戲GPU資源的輕量級框架。同時,為了驗證框架的有效性和實用性,在框架上實現(xiàn)了三個基于反饋控制的自適應(yīng)

3、調(diào)度算法。框架利用了應(yīng)用程序編程接口(Application Programming Interface,簡稱API)攔截技術(shù),截獲了客戶操作系統(tǒng)對宿主操作系統(tǒng)申請GPU資源的請求,并通過調(diào)度器為虛擬機調(diào)度GPU資源。API攔截技術(shù)使得運用本框架時,不必修改客戶和宿主操作系統(tǒng)、GPU驅(qū)動程序以及虛擬機監(jiān)控器。
　　框架能夠提供一組API,以支持在框架中實現(xiàn)不同的調(diào)度算法。本文利用框架的API,在這個框架上實現(xiàn)了三個自適應(yīng)調(diào)度算法。

4、這三個算法各自有著不同的設(shè)計目標(biāo)。它們分別是SLA感知(SLA-aware,簡稱SA)算法、公平SLA感知(Fair SLA-aware,簡稱FSA)算法和強化SLA感知(Enhanced SLA-aware,簡稱ESA)算法。由于在實現(xiàn)中運用了反饋控制的相關(guān)方法,這三個調(diào)度算法能夠有效地消除云游戲運行時的不確定因素,并在保證云游戲SLA的同時最大化地利用了GPU資源。
　　實驗表明,本框架適用于真實的云游戲場景。在運行多個真實模