目前,桌面虚拟化技术已成为业界的一个热点。人们不再仅仅满足于将虚拟桌面(virtual desktop)用于日常办公,简单的报表文字处理或浏览网页、专业3D软件、实时监控、Win10操作系统等高端应用场景也需要虚拟桌面架构(virtual device interface,VDI)来支撑。在这些应用场景中,显卡(Graphics Processing Unit,GPU)是不可或缺的。终端用户对图形处理和计算能力的要求与虚拟桌面GPU的处理能力之间的矛盾逐渐凸显。应该采用怎样的方式提高桌面云用户的体验,是当前企业面临的燃眉之急。本文在综合研究开源桌面云虚拟化的基础上,分析了有代表性GPU设备资源相关解决方案,基于QEMU-KVM架构设计并实现了一套GPU透传方案。并以此作为基础分六个章节来介绍虚拟云桌面中GPU方案的实现:第一章介绍了本项目的开发背景,简单阐述了目前机敏公司桌面云解决方案中对GPU的使用情况,接着又介绍了国内外的本课题的一些研究背景和现状。第二章主要就虚拟化领域的相关技术展开分析总结,对虚拟化技术实现的基本原理、虚拟化技术实现架构、桌面虚拟化技术以及GPU虚拟化技术关键点进行分类介绍。在研究桌面虚拟化的技术实现原理的基础上,芬妮下和探讨GPU设备在云计算平台上进行虚拟化实现的方式和挑战。第三章对QEMU-KVM框架剖析。包括QEMU-KVM基础架构,QEMU-KVM的基本工作流程。从CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化三个方面讨论QEMU-KVM的实现。第四章首先对设计的系统进行需求分析,给出两种GPU透传模型pci-assign和vfio实现的具体细节。给出本课题系统的体系架构,功能分析和各个模块的实现。第五章对实现的系统进行了实验和测试,展现系统的可行性和优越性。本论文研究工作的意义在于通过中小型企业的实际应用验证了显卡透传方案的实用价值,论文的学术价值在于采用了KVM、QEMU、SPICE、GPU透传等相关创新技术为桌面虚拟化方案的设计提供良好的开源解决方案。