[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

本發明公開了一種基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，包括利用Docker架構在圖形集群內部實現虛擬桌面系統的部署；在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；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；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。本發明針對大量遠程用戶基于不同需求的渲染應用問題，根據面向多用戶的異步分布式工作模式，依托圖形集群硬件環境，利用虛擬化手段來滿足不同用戶按需使用的需求，既方便管理又確保了數據安全。

技術領域

本發明屬于計算機圖形渲染技術領域，尤其涉及一種基于圖形集群的遠程實時渲染平臺構建方法，用于給多用戶提供一種遠程實時高效的圖形渲染環境，有助于軍事仿真、教育訓練、移動辦公以及自主可控系統推廣等方面的工作。

背景技術

圖形渲染系統是視景仿真、虛擬現實和增強現實等技術的實現基礎。圖形渲染解決方案從最初的基于SGI(Silicon Graphics，美國硅圖公司)的專用圖形工作站，發展到多機并聯的圖形集群系統，再到采用NVIDIA(美國英偉達公司)的SLI(Scaleable LinkInterface，可升級連接界面)或AMD(Advanced Micro Devices，美國超微半導體公司)的CF(CrossFire，顯卡交火)技術的多顯卡圖形工作站，硬件技術發展使得圖形渲染應用模式呈現出螺旋上升的態勢。為了解決大規模、遠程、實時渲染的問題，同時也為了有效整合圖形資源，提高資源使用效率，基于圖形集群的渲染模式再次成為業界研究的焦點。

一般情況下，與圖形集群配套使用的集群渲染系統也稱作分布式渲染環境或渲染農場，它是指由許多運行渲染軟件的計算機組成，在集群渲染管理軟件的統一調配下，協調工作以并行方式完成所分配的渲染任務。從實時性的角度大致可分為兩類：一類是非實時渲染系統，即管理端向圖形集群下發渲染指令，圖形集群在一定的時間內完成渲染任務后將渲染場景發送至管理端或存儲系統，再由用戶檢驗調用渲染成果。這種渲染系統多用于影視、動漫制作等領域；另一類是實時渲染系統，即管理端向圖形集群下發渲染指令，圖形集群完成渲染任務后將渲染結果實時反饋給用戶，同時響應用戶的交互與控制指令。這種渲染系統多用于視景仿真和虛擬現實系統。

通過對當前遠程實時渲染平臺相關的廠家與技術進行調研，發現其涵蓋的核心技術主要包括VDI(Virtual Desktop Infrastructure，虛擬桌面架構)、VMM(VirtualMachine Monitor，虛擬機監視器)、DCV(Desktop Cloud Visualization，桌面云可視化)、vGPU(Virtual Graphics Processing Unit，虛擬圖形處理器)等，其面向的應用情況主要體現在以下三個方面。

1、單機訪問單站獲取虛擬桌面服務

用戶在本地安裝客戶端軟件，遠端的圖形工作站節點安裝服務軟件，利用RDP(Remote Desktop Protocol，遠程桌面協議)將圖形工作站桌面虛擬到本地，實現對圖形軟件的遠程訪問與顯示。

事實上，基于Windows的RDP協議可以有效支持遠程桌面的文件操作以及簡單的文檔處理等，但并不適合對視頻以及動態圖像的處理。在此基礎上，惠普公司提出了RGS(Remote Graphics Software，遠程圖像軟件)解決方案，該方案在RDP協議的基礎上做了很多優化，包括使用具有自主專利的圖像壓縮/解壓縮技術(可達到170:1的壓縮率)，大大減小了網絡傳輸負載，另外通過對RDP的擴展，能夠實現遠程多用戶共享桌面服務的功能(Windows的遠程桌面連接同一時間只允許一個用戶訪問，且訪問后服務端變成鎖屏狀態；惠普的RGS允許多個用戶同時訪問服務端的桌面，而服務端的桌面還可以正常顯示)。這種方案支持Windows、Linux和Unix操作系統，基本上能夠滿足遠程渲染任務的需求，但是該服務端軟件要求必須安裝在惠普的圖形工作站上，并且在圖形渲染資源的分配上并沒有做其他的優化處理工作。