virtio-nvgpu — un module permettant d'accéder aux GPU NVIDIA depuis des machines virtuelles KVM

Le projet virtio-nvgpu développe un périphérique virtio permettant d'accéder aux GPU NVIDIA depuis des systèmes invités exécutés sous l'hyperviseur KVM, avec un impact minimal sur les performances. Il se compose d'un module noyau chargé dans le système invité et d'un périphérique virtio exécuté sur l'hôte. Le code du module noyau est écrit en C et distribué sous licence GPLv2, tandis que le code du périphérique virtio est écrit en Rust et distribué sous licence Apache 2.0.

D'après les développeurs, la perte de performance lors de l'accès au GPU ne dépasse pas 2 %. Ces hautes performances sont obtenues en redirigeant les appels ioctl vers le pilote NVIDIA natif et en opérant au niveau de l'ABI du pilote NVIDIA, sans traduction des requêtes au niveau de l'API. Côté système invité, des bibliothèques natives et des pilotes NVIDIA de haut niveau s'exécutent dans l'espace utilisateur.

Un module noyau est chargé dans le système invité. Il fournit les fichiers de périphériques /dev/nvidiactl, /dev/nvidia0…N et /dev/nvidia-uvm et achemine les appels ioctl() et mmap() via une file d'attente virtuelle vers un gestionnaire sur l'environnement hôte, qui les transmet au pilote NVIDIA hôte. Afin d'éviter les changements de contexte entre le système hôte et la machine virtuelle, les tampons de commandes sont mappés (mmapés) dans la mémoire partagée accessible par l'environnement hôte et le GPU.

Contrairement à l'accès direct exclusif au GPU (VFIO Passthrough), le projet virtio-nvgpu permet un accès partagé à un GPU depuis plusieurs machines virtuellesContrairement à virtio-gpu (Venus, VirGL), virtio-nvgpu fonctionne par transfert ABI vers le pilote NVIDIA, et non au niveau de la traduction des API graphiques Vulkan et OpenGL. Ses inconvénients incluent l'absence d'isolation complète basée sur l'IOMMU (les systèmes invités fonctionnent via le pilote hôte NVIDIA et se limitent au filtrage des appels ioctl) et sa dépendance à l'ABI du pilote NVIDIA (l'ABI changeant à chaque version, virtio-nvgpu doit être adapté).

Les capacités du virtio-nvgpu sont suffisantes pour le rendu, l'encodage vidéo et le calcul utilisant les API Vulkan, OpenGL, NVENC et CUDA. L'application principale citée est la création de services de jeux en nuage ou de bureaux virtuels où un jeu ou une application graphique s'exécute. machine virtuelle, qui effectue le rendu, l'encodage matériel du résultat à l'aide de NVENC et la transmission de la sortie à l'utilisateur distant sous la forme d'un flux vidéo compressé.

Source: opennet.ru