用“忙碌度”来度量设备虚拟化的性能

本文讨论设备性能的一般度量方法,并根据性能判断的基准点是否确定唯一,将设备性能分为外部性能内部性能 两类。

外部性能

我们采用很多方法来量化一个设备的性能,一般是横向比较,也就是运行一些基准测试软件来获得针对指定设备的测试成绩,作为度量设备性能的量化数据。但是,如果只有单个设备的量化成绩,其实作用不大。100分的成绩,对应的性能到底为高、中或低,需要和更多的设备进行横向比较,才能体现出来。业界会针对某类设备,设立若干个性能相关的标杆基准点,来判别不同的量化分数所对应的性能级别。值得注意的是,这个所谓的标杆基准点,可能是有形的数字,但更可能是无形的,由一些评测实验室在他们的评测报告中体现,当一款新的旗舰设备隆重上市后,旧标杆将随之被修正。

换句话说,通过横向比较为来判断性能时,在不同的时间,比较和判断的标杆基准点很可能是不同的。如果你淘了一块心仪已久的两年前的旗舰显卡,欣欣然准备要大显身手的时候,重新评估一下这块显卡在今天的性能地位,发现已经掉档到入门级别了,你可能会大失所望吧。设备本身的性能并未改变,变化的是评判的标准。

硬件生产工艺的进步,会带来设备性能的大幅提升,特别是摩尔定律还在发生作用的年代,这个提升的幅度是指数级别的,非常惊人。影响性能成绩的另一个因素,是测试软件自身的代码演进和优化程度。一个并不罕见的情况是,使用不同的基准测试软件,对不同的设备进行测试,如果这些设备在市场上的目标定位相同,最后的测试成绩很可能互有参差,而不是一边倒地断定出孰优孰劣。在某个测试软件中,A产品领先一些,另一个测试软件中,B产品则略胜一筹。还有一种情况是,将某个基准测试软件版本升级之后,重新测试某产品,可能会发现结果大不相同。再比如,同一块显卡上,使用不同的3D编程接口(如OpenGL、DX或其它),在渲染相同的内容时,性能也可能不同。这是3D编程接口需要不断迭代升级的一个原因,如何通过优化自身的结构,来更好地发挥硬件的有限性能。

软件的编程方式和优化特性的选择,对不同的设备会产生不同的性能表现。

这种通过外部横向比较而产生的性能数据和判断依据,称为外部性能。其典型特征是:性能的判断依据不断变化——主要地,其性能基准点不断地被提高。

内部性能

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GVT对显示引擎的虚拟(2)

引用注明>> 【作者:张佩】【原文:http://www.yiiyee.cn/Blog/

  • 1. GVT对显示中断的模拟
ISR
中断能打断普通线程的执行

显示引擎定义的中断大部分都是通用型的,不同设备厂商开发的不同代产品在工作的时候,都会不断产生这些中断。比如同步中断(v-sync和h-sync)、vblank中断、扫描中断,这些中断和终端显示器对帧囊(FrameBuffer)的处理相关,在数据处理过程中不断地实时产生;以及插拔检测(hot plug detection)中断,当显示器插入或拔出Port的时候产生。显示引擎也可能会定义一些私有类型的中断,因不同的显卡设备而异,比如一些错误检测中断,其实是硬件和软件驱动之间的一种简单的通信机制。

GVT虚拟的显示设备只实现了最基本的功能,所以模拟通用型中断就足够了。实际上,GVT现在的代码只模拟了vblank和flip done两种中断,发现已经能够满足系统驱动和大部分应用软件的需求了。当然这是不够的,已经发现了一些应用软件,依赖于线扫描中断和垂直同步中断,不久的将来,GVT会陆续加入对它们的支持。理想的情况是GVT把所有的通用型显示中断都模拟好,我们不能假设形形色色的应用软件永远不会使用某种通用型中断。 继续阅读“GVT对显示引擎的虚拟(2)”

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GVT对显示引擎的虚拟(1)

引用注明>> 【作者:张佩】【原文:http://www.yiiyee.cn/Blog/

server-virtualization
这是一幅描绘了平台虚拟化的示意图

GVT是Intel针对集成显卡(IGD)设备实现的虚拟化方案,最近已经被成功地Upstream到了Linux内核4.10中了。所以用户只要拥有一份最新的Linux内核代码或镜像文件,就可以尝试这个很酷的显卡虚拟化功能。但GVT只是一个核心模块,剥离了和具体的系统虚拟化方案的耦合性,所以要想通过GVT来虚拟化你的显卡,还必须结合特定虚拟化平台下的适配模块。GVT本身是平台无关的,它通过一套公共的接口来抽象各种虚拟化平台的功能。

KVMGT是一起被Upstream的另一个模块,它就是在KVM(Kernel Virtual Machine)平台下GVT的适配模块。虚拟软件比如QEMU在KVM平台上,可以通过KVMGT暴露的用户层接口,来创建和维护GVT的虚拟GPU实例。将来,GVT在XEN和其它虚拟化平台下的适配模块,也将会被Upstream到Linux内核中去,不过这需要一些时间和持续的努力。 继续阅读“GVT对显示引擎的虚拟(1)”

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浅论Intel GPU虚拟化实现方案GVT

引用注明>> 【作者:张佩】【原文:http://www.yiiyee.cn/Blog/

v0.3 (未完成版,慎勿转载)

kvmgt
KVMGT未upstream前的架构图

在最近的Linux内核4.10的发布中,Intel的GPU虚拟化方案(GVT)完成了代码上传,从此成为Linux内核的一部分。GVT在4.10的发布文档中,作为主要的新特性之一而被发布者隆重地介绍。在过去的两年中,我作为一名开发者,参与到了GVT的开发过程中。对此重大里程碑事件深感欣慰。将陆续写作一些文章,对Inte的GPU驱动和虚拟化实现,进行由粗入细的介绍。

我近来对于一些计算机术语,产生了一点个人趣味上的偏好,细节在此不能备述,容后专文细讲。这里就两个用惯的术语,要在文章中,做很大的习惯上的改变,读者可能会觉得很不适应。无法,我确定了要这样做,只能请读者忍耐。

术语新译
Context:境(一般译作:上下文)
Execution Context:执行境
Hardware Context: 硬境
Logic Context:拟境
buffer:囊(一般译作:缓冲区)
Ring buffer:环形囊

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