受显卡硬件资源的限制以及图形处理程序对GPU计算资源的高要求,计算机的GPU难以满足多个虚拟机的要求。特别是在不同的虚拟机所需要不同的GPU计算资源时,目前的GPU虚拟化技术无法做到服务质量按需分配。本文从计算机网络领域的QoS技术得到了启示,采用了GPU虚拟化技术领域最先进的技术之一Intel gVirt技术,但是在gVirt中,GPU的时间片是以轮询的方式调度的,因此每个虚拟机拥有的GPU计算资源是均等的,这不利于服务质量的按需分配。本文以时间片的调度为突破口,先通过分析流行的GPU基准测试的每个上下文执行时间分布情况确认时间片调度的精度。然后在每个给定的周期内按照每个虚拟机设定的阈值为其分配实现QoS功能的相应比例时间片。最后再将一个周期分为多个时间槽,先对第一个时间槽做时间片的分配,从第二个时间片开始则根据前面已执行的时间片情况重新做时间片的分配,或累加、或补充,适应和保障QoS功能的精度。这样就实现了GPU计算资源的分配是动态而灵活的,可达到按需分配。这种动态分配是自动实现的,用户感觉不到,用户只需要一个简单的参数就可以打开GPU QoS功能,做到简单易用。本文用GPU虚拟化的QoS技术解决GPU计算资源分配问题的解决方案经过了Intel GPU虚拟化测试团队的测试,测试基于最先进的Intel平台,使用最流行的GPU测试工具,对QoS权重参数、QoS虚拟机性能监控、QoS GPU占用率监控及QoS的稳定性均进行了测试和验证。测试结果表明本文的工作可以让用户自由地分配虚拟机的GPU计算资源,而虚拟机的GPU性能也得以更加稳定。同时在验证过程中也没有发现其他在功能、性能、稳定性上的消极影响。