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(jiǎn)稱 GPU)進(jìn)行圖像渲染,并通過(guò)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(lái)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(gè)虛擬機(jī)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(gè)云游戲提供單獨(dú)的GPU,因此往往會(huì)造成GPU資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。其次,由于缺乏虛擬化

2、環(huán)境下GPU資源高效的共享機(jī)制,如果在一個(gè)GPU上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)游戲,那么每個(gè)游戲的服務(wù)等級(jí)協(xié)議(Service Level Agreement,簡(jiǎn)稱SLA)是不能被保證的。此外,云游戲還容易受到運(yùn)行時(shí)的不確定因素的干擾,增大了在云游戲之間進(jìn)行GPU資源調(diào)度的難度。
　　針對(duì)上述三個(gè)挑戰(zhàn),本文提出了一個(gè)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(jí)框架。同時(shí),為了驗(yàn)證框架的有效性和實(shí)用性,在框架上實(shí)現(xiàn)了三個(gè)基于反饋控制的自適應(yīng)

3、調(diào)度算法?？蚣芾昧藨?yīng)用程序編程接口(Application Programming Interface,簡(jiǎn)稱API)攔截技術(shù),截獲了客戶操作系統(tǒng)對(duì)宿主操作系統(tǒng)申請(qǐng)GPU資源的請(qǐng)求,并通過(guò)調(diào)度器為虛擬機(jī)調(diào)度GPU資源。API攔截技術(shù)使得運(yùn)用本框架時(shí),不必修改客戶和宿主操作系統(tǒng)、GPU驅(qū)動(dòng)程序以及虛擬機(jī)監(jiān)控器。
　　框架能夠提供一組API,以支持在框架中實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)度算法。本文利用框架的API,在這個(gè)框架上實(shí)現(xiàn)了三個(gè)自適應(yīng)調(diào)度算法。

4、這三個(gè)算法各自有著不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)。它們分別是SLA感知(SLA-aware,簡(jiǎn)稱SA)算法、公平SLA感知(Fair SLA-aware,簡(jiǎn)稱FSA)算法和強(qiáng)化SLA感知(Enhanced SLA-aware,簡(jiǎn)稱ESA)算法。由于在實(shí)現(xiàn)中運(yùn)用了反饋控制的相關(guān)方法,這三個(gè)調(diào)度算法能夠有效地消除云游戲運(yùn)行時(shí)的不確定因素,并在保證云游戲SLA的同時(shí)最大化地利用了GPU資源。
　　實(shí)驗(yàn)表明,本框架適用于真實(shí)的云游戲場(chǎng)景。在運(yùn)行多個(gè)真實(shí)模