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因為每篇blog字數限制，是以我們分四章節來介紹這個vGPU專題。這是第一篇。
一：3D虛拟化技術透析及競争分析
sVGA、vSGA、vDGA、vGPU、GPUPass-through，天哪，太多的縮寫了，我要瘋掉了！
小夥伴們别急，讓我們一個一個來分析這些所寫的含義。
1名詞解釋
lsVGA：VMware公司技術縮寫，意思是:軟體3D模拟渲染技術；
lvSGA：VMware公司技術縮寫，意思是：虛拟共享圖形加速技術
lvDGA：VMware公司技術縮寫，意思是：虛拟專用圖形加速技術
lGPUPass-through：Citrix公司技術縮寫，意思是：GPU透傳技術
lSharedGPU：Citrix公司技術縮寫，意思是：GPU共享技術；
lvGPU：業内統一術語，意思是：以類似于伺服器虛拟化上将CPU虛拟化的技術，将GPU卡虛拟化後，提供給虛拟機使用。
目前，Citrix公司和NVIDIA公司合作，開發出了業界首個vGPU技術！
2不同技術的适用場景分析
2.1sVGA的原理：VMware設計的虛拟的WDDM驅動程式（WindowsDisplayDriverModel）1.1版本相容驅動。原理圖如下：
3D虛拟化技術透析及競争分析
簡單地說，就是通過軟體模拟出軟體GPU卡的能力，實際上還是消耗CPU的負荷，隻能；目前sVGA技術隻能支援到DirectX9.0和OpenGL2.1的渲染技術，利用伺服器記憶體模拟技術最大隻能虛拟512M顯存。
這種技術隻适用于改善普通使用者桌面使用體驗。至于渲染技術隻支援DirectX9.0和OpenGL2.1有什麼問題，請參見2.5章節的解釋。
2.2vSGA的原理：多個虛拟機均分安裝在實體伺服器上的顯示卡資源
原理圖如下：
事實上，vSGA的工作原理上是基于API的共享，即用于欺騙應用程式API的虛拟顯示卡驅動程式安裝于guestOS中并運作于核心模式。這個vGPUDriverAPI事實上功能分為前向接口和後向接口兩個功能，他們的功能分别是：
1)FrontEnd（前向接口）功能：
lGPU操作的API攔截，包括：
nparameterspassed傳遞過來的GPU調用參數
nordersemantics傳遞過來的GPU調用語義
l包裝以上的函數調用，并将資料傳給後向接口
l終結虛拟仿真的顯示卡驅動的GPU調用，并提供向真實顯示卡的互操作和執行結果
2)BackEnd（後向接口）功能：
l負責将前向接口傳來的資料交給真實的GPUdriver進行處理
l解包前向接口傳來的函數調用
l映射記憶體指針
l執行真實的GPU操作
l傳回執行結果
l将執行結果傳回前向接口
下圖就是這個API的原理示意圖：
好吧，按照VMware的說法，這種技術是使用者共享GPU處理能力，貌似确實實作了類似vGPU的能力，但是事實如此嗎？
我們上面分析了vSGA的實際工作原理，了解到這種技術實際上是欺騙應用程式API的虛拟顯示卡驅動程式。那麼結果也就一目了然了，做過圖形設計的碼農們應該更清楚：
l“APIRemoting”看似很簡單,但它的處理是極其複雜，需要消耗大量的額外資源來做驅動的模拟仿真、API截獲、API傳遞、API隊列等待、API真實驅動處理、結果回傳等多種複雜的軟體計算過程
l虛拟顯示卡驅動的設計需要對所支援的所有GPU的API進行仿真,但行業标準的API規範也在不斷改進和更新，這種設計需要不斷持續的支援.
l另外，還需要面對不同的API标準，如:OpenGL,DirectX,CUDA,OpenCL…
就目前該技術的實際應用來看，vSGA和sVGA一樣，也隻是支援DirectX9.0和OpenGL2.1的渲染技術，已經夠舊了吧。此外，vSGA支援的最大虛拟顯存聽起來是是512M，事實上虛拟的GPU顯存，其中一半為GPU提供，一半為伺服器記憶體模拟，是以，最大隻能使用到256M的真實GPU顯存。
從使用者回報來看，vSGA對改善部分情形圖形軟體體驗還是有所幫助的。
至于和Citrix的對比，請參見2.5章節。
2.3vDGA的原理：為每個虛拟機配置設定獨立的安裝在實體伺服器上的實體顯示卡
這個技術和我們後文中介紹的來自Citrix的GPUPass-Through技術是類似的，隻是我弄不明白，V公司非要弄這麼多簡寫差不多的名詞嗎？
下圖就是vDGA的技術原理圖：
關于這種技術的原理，我們在Citrix的GPUPass-Through部分也介紹過很多次了，此處不再詳述它的原理。從功能上兩者是高度相似的，畢竟V公司是抄襲Citrix的，想當年，Citrix的GPUPass-Through都釋出多久了，vDGA才姗姗來遲。
功能相似，但是易用性就不一定了，去問問VMware，vDGA能把顯示卡透傳給上面運作的什麼作業系統平台上，如果回答者夠老實，他就隻能回答你說，隻能運作在Windows764-bit平台。如果你的開發軟體隻能跑在XP上怎麼辦？I’msorry.
夠清楚了吧。好了，V公司看到vDGA釋出時間遠晚于CitrixGPUPass-Through，功能也PK不過GPUPass-Through，他們隻好說《VMware在性能上目前領先于競争對手》（百度文庫上可以找到這個ppt，名字就叫做VMwareGPU虛拟化技術介紹）。對于他們這種做法，就好象一個巨人和一個矮子，明明在外形上矮子已經落敗，他偏偏嘴硬說：“他那麼大個有什麼用，我的力氣比他大”。
哈哈，誰更威武，不是已經一目了然了嘛。當然，你有難處，我表示了解。
2.4GPUPass-through的原理：為每個虛拟機配置設定獨立的安裝在實體伺服器上的實體顯示卡
這部分的原理我就不再詳述了，基本上Citrix的GPUPass-through技術和VMware的vDGA技術如出一轍，但是在具體的功能上，雙方還是有明顯差距，Citrix功能更全面，也是被業界證明真正具有生産環境下實施能力的解決方案。
下圖示就是兩者技術的功能性對比。
2.5SharedGPU的原理：将GPU卡透傳給Hypervisor之上的XenApp平台
SharedGPU技術實際上是将CitrixGPUPass-Through和CitrixXenApp技術完美結合的産物。
大家都知道CitrixXenApp的原理，我以一張簡圖為例再次解釋一下：
XenApp的優勢在于雖然隻在一個作業系統上安裝過一次應用程式，但是這個應用程式卻可以被多個使用者同時使用，如果GPU資源也能被這麼分享，豈不是完美。這就是SharedGPU的原理。這就實作了多個使用者同時分享一個GPU卡的能力。
我們看看下面的原理圖：
在上面這張圖中，底層伺服器安裝了一塊GPU卡，在硬體平台之上我們安裝了Hypervisor層，随機我們在此之上安裝了三個XenApp虛拟機（都是WindowsServer作業系統），每個虛拟機上面都安裝了CitrixVDA用戶端軟體，此外還有供最終使用者使用的應用程式。随後運作在Hypervisor平台上的NVIDIA驅動程式直接将GPU資源釋出給虛拟機使用。
請注意我上面使用的一個單詞是：“直接”。為什麼這麼說？請注意2.2章節的vSGA是如何做到的？vSGA要消耗大量的額外資源來做驅動的模拟仿真，說到底，真正能使用到多少百分比的GPU資源還是個未知數。
我們首先來看看VMwarevSGA和CitrixSharedGPU技術在功能上的對比：
是騾子是馬，拉出來溜溜就知道孰強孰弱了。我們還有必要就上面的DirectX和OpenGL技術做一個解釋，在介紹2.1的sVGA和2.2的vSGA技術時我們都提到了這兩種技術都是隻支援DirectX9.0和OpenGL2.1的渲染技術，那麼這有什麼意義嗎？我們來看看DirectX和OpenGL是幹什麼用的。
1)DirectX
lDirectX是DirecteXtension的簡寫，可以進一步簡寫成DX。為微軟公司開發的多媒體程式設計接口，目前隻支援Windows平台。
lDirectX發展到現在已經有11代産品了，目前最常用的有兩個DirectX11.1和Direct9.0c。前者是Windows7/8的标準配置，後者是WindowsXP的标準。對于很多新遊戲而言都以DirectX11為接口。
2)OpenGL
lOpenGL是由開源社群提供的免費開源的多媒體程式設計接口，全稱是OpenGraphicsLibrary。OpenGL功能非常強大，但是使用起來也是相當的複雜，開源社群為任何作業系統提供OpenGL支援，是以适用範圍也是相當的廣。很多遊戲開發采用OpenGL作為渲染方式，這樣可以友善的向Linux和OSX等平台移植。
l在非Windows平台下，目前僅能使用OpenGL進行加速，而在Windows平台下視訊功能可以由DirectX或者OpenGL完成。由于開發商的選擇不同，通常的硬體都是支援者兩種加速方式的。客觀的來說在超高端硬體上對OpenGL的支援更好。
好吧，看完DirectX和OpenGL的解釋後你應該知道2.1的sVGA和2.2的vSGA技術有多弱了吧。
VMware自吹vSGA技術可以支援多少種3D設計軟體，還有一個辦法戳破他們的謊言就是去Nvidia首頁上看看有多少種應用程式是在vSGA技術下得到認證的，我這裡有個圖可以分享一下：
OK，真相大白，我們繼續。
2.6vGPU技術出場：将GPU卡資源切片分給Hypervisor之上運作的VM
概念不做解釋了，了解什麼是vCPU就知道什麼是vGPU。
正如第一節的名詞解釋所述，vGPU不是哪家公司的專有名字，而是業内通用術語。在去年NVIDIA公司宣布與Citrix公司合作後，最早現身的時間點是今年5月份在CitrixSynergy2013大會上，CitrixCEOMarkB.Templeton示範了NVIDIA的vGPU技術如何和CitrixXenDesktop産品結合，其流暢的渲染技術獲得了滿堂喝彩。此後NVIDIACEO黃仁勳也登台介紹了NVIDIA的GRID圖形虛拟化處理平台以及vGPU技術。
在這次會議上，雙方宣布思傑與NVIDIA将會在今年下半年推出業界首個為主機共享應用提供直接GPU共享的方案，并配合支援最新的OpenGL标準，此外還為開發提供遠端性能的新代碼。
有興趣的朋友可以看看下面幾個視訊：
http://v.youku.com/v_show/id_XNjEyMTA2OTUy.html
Citrix營銷副總裁-KrishnaSubramanian說明CitrixXenServer如何透過NVIDIAGRIDVGPU提供最棒的服務。
也可以從NVIDIA首頁上找到相關資訊：
http://www.nvidia.cn/object/xendesktop-vgpu-cn.html
回到正題，在本月1日，哈，也就是我們的國慶節，Citrix釋出了第一個技術預覽版的vGPU解決方案，也是目前全球第一個真正實作該技術的商業化産品。大家可以通路下面的網址擷取第一手的資訊：
CitrixVirtualGPUSolutionTechPreview
這次釋出的ReleaseNotes請參見下面的連結位址：
vGPUTechPreviewReleaseNotes
讓我們也來看看它的原理圖吧：
看到了嗎？這才是真正的vGPU技術，虛拟機通過NVIDIADriver直接通路切片後的GPU資源，而不是像vSGA技術那樣，通過欺騙應用程式API的虛拟顯示卡驅動程式來調用GPU，後者白白消耗掉大量的計算能力。
從圖中我們可以看出，vGPU技術是需要Hypervisor層面支援的，目前就隻有XenServer支援。vSphere？好像還要等不少時間吧。
3競争分析
那到底我用那個技術好呢？VMware也說好，Citrix也說好？怎麼辦？
在2.4章節介紹CitrixGPU透傳技術和2.5章節介紹SharedGPU技術時我們都分别針對這兩項技術和VMware的對應方案作了onebyone的對比。有需要可以往上翻頁看看細則。現在我們來一個大餐，看一個放大的圖，把所有的技術中放在一起，看看各有什麼優缺點。
你如果看不清楚，可以通路我的ShareFile雲盤空間直接下載下傳這個jpg檔案：
https://citrix.sharefile.com/d/s49dcfead9f74e168
從上面的具體分析可以看出以下幾點：
1.Citrix是真正的跨平台技術，無論是那種3D解決方案，不但支援自己的XenServer，也支援VMware的Hypervisor平台；
2.就目前的技術來看，即使沒有剛釋出的vGPU技術，Citrix在GPU共享領域的能力都要遠勝于VMware的技術；
3.Citrix的3D虛拟化技術無論是在作業系統支援層面還是顯存支援，又或者是在對渲染技術的支援版本上，要遠優于VMware的解決方案；
4.在實施能力上，Citrix的PVS技術能幫助使用者批量實施，而不用像VMware那樣隻有預覽技術而沒有實施能力；
5.現在有了真正的vGPU技術，将會給設計行業的客戶帶來更多更好的選擇！
本文出自 “Citrix的虛拟世界有你有我” 部落格，請務必保留此出處http://virtualworld.blog.51cto.com/1412963/1308627