Σχεδιασμός Και Υλοποίηση Μηχανισμού Εικονικοποίησης Μονάδων Επεξεργασίας Γραφικών Και Διαμοιρασμού Τους Σε Εικονικές Μηχανές

Abstract

Οι μονάδες επεξεργασίας γραφικών (Graphics Processing Units - GPUs) έχουν εξελιχθεί σε ισχυρούς επεξεργαστές, οι οποίοι μπορούν να παρέχουν σημαντικά οφέλη σε εφαρμογές κατάλληλες για παράλληλη επεξεργασία. Οι επεξεργαστές γραφικών χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε συστήματα υπολογισμών υψηλών επιδόσεων (High Performance Computing - HPC) εξαιτίας της ανάπτυξης των υπολογισμών γενικού σκοπού σε GPUs (General-Purpose Computation on GPUs - GPGPU). Επιπλέον, οι τεχνολογίες εικονικοποίησης κερδίζουν έδαφος σε αυτούς τους τομείς, λόγω των οφελών τους στην ομαδοποίηση εξυπηρετητών καθώς και την απομόνωση και την ευκολία διαχείρισης που προσφέρουν. Προκύπτει επομένως η ανάγκη να συνδυαστούν τα οφέλη και των δύο πεδίων με την παροχή ετερογενών πόρων, ιδιαίτερα μονάδων επεξεργασίας γραφικών, σε εικονικά περιβάλλοντα.Η παρούσα εργασία εξετάζει το ζήτημα της ενσωμάτωσης πραγματοποίησης υπολογισμών γενικού σκοπού σε GPUs (GPGPU) σε εικονικά περιβάλλοντα. Παρουσιάζει έναν μηχανισμό ο οποίος επιτρέπει την εκτέλεση εφαρμογών που χρησιμοποιούν επιτάχυνση από GPUs, σε Εικονικές Μηχανές (Virtual Machines - VMs). Ο μηχανισμός αποτελείται από δύο μέρη: μία βιβλιοθήκη επιπέδου χρήστη και έναν οδηγό συσκευής (driver) ο οποίος υλοποιεί παραεικονικοποίηση, επιτρέποντας την επικοινωνία με τον driver της GPU του host υπολογιστή. Για την αξιολόγηση της επίδοσης του μηχανισμού διεξάγονται πειράματα σε πληθώρα εφαρμογών GPU, και αξιολογείται η επιβάρυνση στην επίδοση τους λόγω εικονικοποίησης, καθώς και η κλιμακωσιμότητα του συστήματος.