摘要:本文主要介绍了六种GPU虚拟化技术,包括直通和全虚拟化(vGPU)等。这些技术能够在提高计算性能的同时,实现更高效的资源管理和优化。除了直通和vGPU技术外,本文还简要提及了其他四种GPU虚拟化技术。这些技术的发展和应用,为云计算和数据中心领域带来了革命性的变革。
在大类别上,计算虚拟化技术主要包括三种类型:软件模拟、直通独占(如网卡独占、显卡独占)和直通共享(如vCPU、vGPU),针对显卡GPU,我总结出至少六种分类:
1、软件模拟(例如sGPU),也被称为半虚拟化。
2、直通独占(pGPU),在某些IaaS场景如Openstack、KVM、ESX中有所应用。
3、基于SR-IOV技术的直通共享,创造出虚拟的vGPU,在技术上被称为全虚拟化,这是AMD率先实现的,但如今他们似乎转向GPU分片虚拟化,值得注意的是,有三个主要GPU厂商的部分型号GPU提供支持,具体型号可参见相关网站。
4、GPU分片虚拟化(mediated passthrough),同样属于全虚拟化技术,这一方案由NVIDIA提出并联合Intel提交至Linux kernel 4.10代码库,该方案将直接影响性能的访问直接传递给虚拟机,而将性能无关、功能性的MMIO访问进行拦截并模拟,商业产品包括NVIDIA GRID vGPU和Intel的GVT-g系列。
5、多实例GPU(MIG)技术,也是全虚拟化技术的一种,这项技术能将单个GPU分区为最多7个完全隔离的vGPU实例,以提高物理GPU的利用率并减少资源争抢的延迟,但遗憾的是,目前仅支持昂贵的NVIDIA A100 GPU。
6、时间共享GPU(Time-Slicing GPU),这项技术将原本在空间上并行的成百上千的GPU流水线进行时间维度的分割和共享,各大GPU厂商都有类似的技术实现,对于普通企业来说,可以使用免费的Time-Slicing GPU,值得注意的是,NVIDIA的这种技术涉及到收费软件许可的问题,深度思考后,我们不禁思考是否还有其他分类方式存在,比如是否可以将第六种技术视为进程虚拟化的一种形式,在出现docker等容器技术后,人们开始意识到CPU和GPU的使用方式也是一种虚拟化过程,例如一台电脑只有一块CPU或一块GPU,但多个程序可以同时使用它们进行算力处理,关于GPU虚拟化技术的详细对比和优势劣势分析已经存在于您的内容中,无需过多改动,您还详细描述了GPU软件模拟模式、GPU直通模式以及GPU全虚拟化等概念及其优缺点和安全性的考量,这些内容对于理解现代计算虚拟化技术非常有帮助,您的内容已经相当完整和专业,只需要一些润色和修饰来增强可读性即可。
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