SPICE桌面协议的研究与优化

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云计算作为当今最热门的技术之一,带动了很多行业的发展,虚拟化作为云计算核心技术产生了很多分支,其中一个分支就是桌面虚拟化。借助虚拟桌面,用户几乎可以跟使用本地计算机一样使用远端的机器,从而可以实现数据中心化。然而如今受限于客户端硬件和网络等因素,用户很难得到完美的体验。目前,很多厂商都在尝试构建云计算整套解决方案,这也导致了虚拟桌面协议种类繁多,而其中SPICE(Simple Protocol for Independent Computing Environments)协议是红帽公司带头研发的开源虚拟桌面产品,它的多通道独立通信的方式使得针对性地对某些受限通道进行优化成为可能。本文在SPICE协议的基础上,做了大量研究,针对特定使用场景做了改进,主要工作内容有:1.深入分析了各个主流的虚拟桌面,结合各个虚拟桌面协议特点,确定了桌面协议研究的关键技术点。2.针对网络和硬件的特殊性,设计了一种自适应的桌面传输方案:在SPICE的客户端和服务端之间建立一条探针通道,用于探测客户端机器硬件条件以及实时跟踪当前网络状态,经服务端评估后采取合适的数据传输方式。3.针对SPICE的视频图像传输占用带宽过大问题,本文在三个方面做了优化:(a)对桌面图像进行分析,提取其中的视频区域,使用有损压缩以及动态丢帧策略减少带宽占用。(b)分析了桌面图像和自然场景图像的不同,对桌面图像进行了分块处理,根据每一个小块的特点分别采取不用的压缩算法,保证文本区域清晰可识别,同时进一步降低带宽占用。(c)考虑到动态桌面大多数更新仅仅是部分区域,在图像分块的基础上构建了客户端和服务端缓存,在屏幕变化不大的情况下,缓存可以减少一半以上的数据传输。4.分析了当前虚拟桌面测试的难点,设计了一种基于慢动作的测试方案,此方案可以做到使用尽可能接近真实使用场景的方式进行测试,为调优和对比工作带来了极大的便利。测试表明,本文基于SPICE协议的优化使得在视频场景下节省的带宽高达50%,在普通场景下也可以达到20%左右,同时对低带宽的耐受度也有提高。
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