基于虚拟化硬件3d图形加速的渲染云框架 a rendering cloud frame based on 3d-graphics-accelerating technique for virtualization.pdfVIP

云计算专栏 基于虚拟化硬件3D图形加速的渲染云框架宰 王总辉。史梳酥。陈文智 (浙江大学计算机科学与技术学院杭州310027) _圈渲染云作为云计算的一个特定细分，同时作为把对计算能力敏感的应用程序扩展到云计算这一趋势 的典型代表，具有广阔的发展前景。当前与渲染云直接相关的工作主要有传统的各种渲染集群以及 的硬件，并且不能整合各种不同的图形加速设备使其协同工作。本文首先分析了VMGL、VMw玳、Xen 以及VirtualBox等虚拟机3D图形加速技术，并对用这些技术实现渲染云的可行性进行比较，提出了 基于VMGL的渲染集群方案。接着在渲染集群的基础上对渲染云相关技术进行了研究，提出了一个 灵活、能够支持不同3D图形加速设备协同工作的、基于虚拟化的渲染云框架。 关键词渲染云；渲染集群‘VMGL 文献标识码 A 如何快速进步，总是在一定程度上落后于需求，从而造成 1 引言 瓶颈。存储云能够整合计算机集群的存储能力。满足当前 自2007年IBM和Google提出云计算的概念后，云计世界对存储能力的巨大要求．因此自然可以联想到解决上 算得到了快速发展．并且已经有部分技术成功地融入了商 述瓶颈的办法是将多机多图形加速卡的渲染能力进行整 业应用中。云计算将“云”中的各种软硬件抽象为各种资 合与抽象。并作为服务提供。由此，产生了渲染云的概念。 源，并作为服务对外提供。当前，最典型的代表有Am船on 另一方面．每种技术发展到一定阶段都会出现细分的趋 Web Senrices、Micmso氐AzIlre以及GoodeAppEngine。从势．渲染云作为云计算的特定细分．正是适应了此种趋势。 类别上区分，上述三者更多偏重于数据的存储与管理，并 此外，Mich舱l^Jmbm8I、A瑚a玎doFox等人也认为，将对计 在其基础上提供各种扩展的服务。因此可认为是一种“存 算能力敏感的应用程序扩展到云是云计算发展过程中一 储云”。即，上述三者都是对计算机存储能力的抽象与扩 个崭新的机会【ll。而3D渲染则是其中最典型的代表。因 展。除存储云外，还有卫生云、电子政务云以及制造云等不 此，对于渲染云的研究具有很重要的现实意义。 同领域的云计算细分．它们分别对各自领域内的资源进行 虽然渲染云与卫生云、政务云等都具有注重资源的整 抽象与整合，并在此基础上提供更高级的服务。 合与调度以及将抽象的资源作为一种服务提供给最终用 然而．上述的云无法满足计算机图形发展的需求。一 户的能力特点．但渲染云与它们存在较大不同。从技术上 方面。图形学的快速发展使得当前世界对于计算机图形渲 看．卫生云、电子政务云等基础首先是对于信息的获得以 染能力的要求越来越高。而单机单图形加速卡的能力不管 及存储．因此其最底层的实现依赖于集群的存储以及检索 能力；而渲染云主要针对图形渲染等需要大量浮点运算的 ·国家自然科学基金资助项目(No 场景．因此更加注重计算资源的整合与抽象，其基础是如 万方数据 何对于集群图形加速能力进行抽象与高效输出。 针对上述两方面工作各自的不足，本文以虚拟机3D 本文将首先介绍与渲染云相关的工作，之后对几种不 图形加速技术为基础．对其进行分析和比较，在此基础上 同的虚拟机3D图形加速技术进行分析与比较．讨论将这 对支持虚拟化技术的、能够支持多种图形加速设备协同工 些技术融入渲染云的可行性：接下来对虚拟化3D图形加 作的渲染云框架进行研究。 速集群技术进行研究；之