[發明專利]基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法

有效

• 申請號: 201810109865.X
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108388460B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 劉海洋;李智;陳勇;林琪;宋旭民;徐燦;刁華飛;章蘭英;柴華;邴啟軍;劉海濤;周雯雯
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06F9/451
• 分類號: G06F9/451;H04L29/06
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 鄭杰

1.基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，包括：

步驟一、利用Docker架構在圖形集群內部實現虛擬桌面系統的部署；

步驟二、在所述虛擬桌面系統中嵌入VNC服務端，VNC客戶端訪問所述VNC服務端后，通過VNC協議建立遠程桌面連接；

步驟三、圖形集群根據遠程桌面連接情況進行動態負載均衡，建立圖形集群動態任務調度與管理機制；

步驟四、通過圖形集群動態任務調度與管理機制，在平臺客戶端與圖形集群服務端間建立實時圖像傳輸通道,綜合集成基于圖形集群的遠程實時渲染平臺；

步驟一，具體包括：在圖形集群渲染節點操作系統上創建Docker容器；將封裝后的虛擬桌面系統做成Docker鏡像存入共享存儲系統中；Docker容器通過加載Docker鏡像，在圖形集群內部實現虛擬桌面系統的部署，同時在虛擬桌面系統內實現基于Docker架構的GPU渲染加速；

所述在虛擬桌面系統內實現基于Docker架構的GPU渲染加速的步驟，包括：將圖形集群渲染節點操作系統的顯卡驅程內核文件映射到Docker容器的集成環境中，同時調用OpenGL的窗口擴展插件，實現在虛擬桌面系統內的GPU實時渲染加速；

所述虛擬桌面系統的顯示采用虛擬外接輸出的方式，該方式包括：為每一個Docker容器分配虛擬的顯示輸出，當用戶訪問該Docker容器時，Docker容器中的圖形通過虛擬的顯示輸出，輸出至客戶端，使得GPU渲染不依賴于實際的圖形卡輸出接口；

所述遠程實時渲染平臺的應用模式包括：圖形集群服務端在接到平臺客戶端發起的應用請求后，由圖形集群管理節點將渲染任務分配至渲染節點，渲染節點通過創建獨立的虛擬桌面系統為用戶提供渲染服務。

2.如權利要求1所述的基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，其特征在于，

步驟二具體包括：

VNC服務端利用分塊匹配的區域變化檢測算法對發生變化的圖像區域進行篩選，經圖像壓縮后發送給對應的VNC客戶端，通過VNC協議建立基于C/S架構的遠程桌面連接。

3.如權利要求2所述的基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，其特征在于，所述VNC服務端利用分塊匹配的區域變化檢測算法對發生變化的圖像區域進行篩選，包括：

設定需要變化檢測的單位區域；

獲取截獲系統屏幕重繪區域的信息；

若截獲的系統屏幕重繪區域小于單位區域，發送該系統屏幕重繪區域的位置信息；

若截獲的系統屏幕重繪區域大于單位區域，將截獲系統屏幕重繪區域進行拆分，將拆分區域的坐標信息存儲至鏈表中，對鏈表中每個拆分區域的坐標信息進行遍歷檢測后得到需要重新發送的變化區域位置信息，將需要重新發送的變化區域的位置信息進行存儲并發送。

4.如權利要求1所述的基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，其特征在于，

步驟三中，所述圖形集群動態任務調度與管理機制包括：

在負載均衡策略下，由集群管理節點合理安排渲染節點為用戶提供服務資源；

所述圖形集群動態任務管理與調度涉及到包括但不限于單用戶對單節點、多用戶對單節點、單用戶對多節點和/或多用戶對多節點四種情況中的一種或多種情況間動態轉換；

所述負載均衡策略包括：

在單用戶對單節點情況下，采用輪詢策略分配渲染節點；

在多用戶對多節點的情況，綜合考慮渲染節點的資源利用率、網絡帶寬以及I/O速率指標，利用動態負載均衡模型求解渲染系統負載方差或標準差為極小值的單目標規劃問題，得到優化后的圖形集群負載均衡策略。

5.如權利要求1所述的基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，其特征在于，

所述綜合集成的基于圖形集群的遠程實時渲染平臺包括平臺客戶端、圖形集群管理節點、圖形集群渲染節點和共享存儲系統四個部分；

平臺客戶端部署于用戶操作終端，用于向圖形集群服務端發起應用請求；

圖形集群管理節點和圖形集群渲染節點部署于圖形集群服務端，用于響應平臺客戶端發起應用請求；

共享存儲系統，用于存儲管理用戶配置文件、虛擬桌面系統鏡像和/或渲染模型數據信息。

6.如權利要求5所述的基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，其特征在于，

步驟四具體包括：

將VNC客戶端嵌入到平臺客戶端，Docker容器和VNC服務端嵌入到圖形集群渲染節點，Docker鏡像存儲于共享存儲系統中，由圖形集群管理節點依據動態任務調度與管理機制進行集群負載均衡；

接收到平臺客戶端發起應用請求時，圖形集群管理節點為平臺客戶端指定渲染節點，渲染節點啟動Docker容器并加載Docker鏡像，同時利用VNC協議建立遠程實時渲染通道，為用戶提供遠程實時渲染服務。