virtio-nvgpu - מודול המספק גישה לכרטיסי מסך של NVIDIA ממכונות וירטואליות של KVM

פרויקט virtio-nvgpu מפתח התקן virtio המאפשר גישה לכרטיסי מסך של NVIDIA ממערכות אורח הפועלות תחת היפר-ויזור KVM עם השפעה מינימלית על הביצועים. הוא מורכב ממודול ליבה המוטען במערכת האורחת ומתקן virtio הפועל על המארח. קוד מודול הליבה נכתב ב-C ומורשה תחת רישיון GPLv2, בעוד שקוד התקן virtio נכתב ב-Rust ומורשה תחת רישיון Apache 2.0.

לדברי המפתחים, אובדן הביצועים בעת גישה ל-GPU אינו עולה על 2%. ביצועים גבוהים מושגים על ידי ניתוב מחדש של קריאות ioctl לדרייבר המקורי של NVIDIA ופעולה ברמת ABI של דרייבר NVIDIA, מבלי לתרגם בקשות ברמת ה-API. בצד האורח, נעשה שימוש בספריות מקוריות ובדרייברים ברמה גבוהה של NVIDIA הפועלים במרחב המשתמש.

מודול ליבה נטען במערכת האורחת. הוא מספק את קבצי ההתקן /dev/nvidiactl, /dev/nvidia0…N, ו- /dev/nvidia-uvm ונותב את קריאות ioctl() ו- mmap() דרך virtqueue למטפל בסביבת המארח, שמעבירה אותן לדרייבר המארח של NVIDIA. כדי להימנע ממעברי הקשר בין מערכת המארח למכונה הווירטואלית, מאגרי הפקודות ממופים (mmapped) לזיכרון משותף הנגיש על ידי סביבת המארח וה-GPU.

בניגוד למעבר גישה בלעדי ל-GPU (VFIO Passthrough), פרויקט virtio-nvgpu מספק גישה משותפת ל-GPU אחד מכמה מכונות וירטואליות, ובניגוד ל-virtio-gpu (Venus, VirGL), הוא פועל דרך העברת ABI לדרייבר של NVIDIA, ולא ברמת תרגום ה-API הגרפי של Vulkan ו-OpenGL. החסרונות של virtio-nvgpu כוללים את היעדר הבידוד המלא מבוסס IOMMU (מערכות אורח פועלות דרך דרייבר המארח של NVIDIA ומוגבלות לסינון קריאות ioctl) ואת הסתמכותו על ABI של דרייבר NVIDIA (ה-ABI משתנה עם כל גרסה, מה שמחייב התאמה של virtio-nvgpu).

יכולות ה-virtio-nvgpu מספיקות לרינדור, קידוד וידאו ומחשוב באמצעות ממשקי ה-API של Vulkan, OpenGL, NVENC ו-CUDA. היישום העיקרי שצוין הוא יצירת שירותי משחקי ענן או שולחנות עבודה וירטואליים שבהם פועל משחק או יישום גרפי. מכונה וירטואלית, אשר מבצע רינדור, קידוד חומרה של התוצאה באמצעות NVENC, ושידור הפלט למשתמש המרוחק בצורה של זרם וידאו דחוס.

מקור: OpenNet.ru