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尽管远程显示技术已经在瘦客户计算和桌面虚拟化等研究和产品中得到了广泛应用,但面对多样的客户机/服务器计算环境,远程显示技术仍然存在诸多问题。首先,远程显示一般用于访问远程服务器上运行的完整桌面或应用,较适用于集中计算模型,无法在客户端和服务器之间进行有效的任务划分。其次,远程显示一般适用于局域网环境,在广域网和无线网络环境下由于带宽和延迟的限制,无法提供高质量的用户体验,特别是无法有效支持显示密集型应用程序。
本文探索了利用远程显示完成浏览器的任务迁移,并针对这种任务划分方式及网络环境的变化所引发的问题,提出了面向远程显示的混合图像压缩机制和应用特定图形缓存机制,以达到优化带宽、降低延迟、有效支持显示密集型应用程序等目的。本文的主要内容和贡献如下:
1.提出了基于远程显示的浏览器分布执行框架,结合了B/S模式和远程显示模式的优点,对浏览器任务进行了重新划分,利用服务器帮助客户端解析部分媒体数据,并采用远程显示技术将解析结果与本地浏览器无缝合成。该框架引入了应用感知的自适应机制,通过调整远程显示输出质量提升用户体验。基于该框架实现了原型系统,帮助Linux客户端的Firefox浏览器将某些插件负责处理的多媒体解码任务自动迁移到Windows服务器端处理,无需对浏览器进行代码修改、重编译或重链接。评测结果表明,该原型系统提供了与传统网页浏览方式一致的用户体验,能够有效降低客户端资源利用率,并保证了媒体解析的性能。
2.提出了面向远程显示的混合图像压缩机制。当前大部分远程显示图像压缩算法只适用于特定的图像特性及网络环境,无法权衡网络带宽和响应延迟,也无法有效支持视频回放等显示密集型应用。混合图像压缩机制将屏幕显示划分为普通区域和视频区域,针对两类区域的图像分别采用静态图像压缩和有损视频压缩。静态图像压缩采用基于历史信息的预测方法,选择适合当前图像特性和网络环境的压缩算法。视频压缩则通过在编码操作之间插入延时的方法自适应地调节帧速率。评测结果表明,对于网页浏览应用,该机制能够在保持低响应延迟的情况下减少9.5%~20.8%的网络通信量;与在服务器端进行视频解析后再广播的方法相比,该机制能够将帧速率提高4.2~17.9倍。
3.提出了面向远程显示的图形缓存及屏幕更新预测方法。远程显示系统对于突发的大量显示更新会产生较长的延迟,从而影响了用户体验。在低带宽环境下,这一现象变得更加明显。图形缓存机制将应用程序中可能多次重绘的图形对象作为客户端和服务器共享的静态缓存,缓存命中的显示更新以极小的通信量通知给客户端,从而减少了数据冗余,降低了相应的网络通信和延迟。为进一步提高缓存机制性能,利用屏幕更新预测方法预测用户事件引发的显示更新。该机制能够减少像素级冗余,不受图像编码方法的限制,同时具有很低的计算和存储开销。对于被评测的交互式应用会话场景,该机制能够减少17.8%~22.7%的网络通信量以及部分用户事件延迟。特别是在应用程序启动阶段,该机制可以减少约一半的响应延迟。