[发明专利]显卡透传环境下基于SPICE协议的差异图像显示系统

说明书

本发明属于计算机科学技术领域，具体涉及一种显卡透传环境下基于SPICE协议的差异图像显示系统。与现有技术相比较，本发明通过比较虚拟机桌面图像产生差异图像数据，对差异图像数据的合并，差异图像数据的压缩。通过采用差异图像算法既能降低传输数据量，又能做到高清晰度低延时。由此，相比现有技术，本发明由于只将图像的差异部分传输给SPICE服务端，极大的降低了图像数据量，且将差异图像进行了合并，减少虚拟机I/O的传输次数，不再占用大量的虚拟机I/O，降低虚拟机性能。并且，由于只需要比较当前桌面和上一幅桌面就能发送一个数据报文，可以在获取桌面图像的同时将其发送给客户端，随抓随发，可以做到即时显示，降低延时。

技术领域

本发明属于计算机科学技术领域，具体涉及一种显卡透传环境下基于SPICE协议的差异图像显示系统。

背景技术

SPICE是一款开源桌面虚拟化数据传输协议，通过QEMU提供的显卡直通机制，将服务器上的物理显卡提供给虚拟机使用，能满足用户三维设计、工业设计、视频播放等高性能显示需求。现有技术通过虚拟机内代理采集虚拟机内的桌面图像数据，将捕获到的显卡透传桌面图像，使用原始图像压缩算法或者H264视频压缩算法，将这些图像数据传递给客户端。

1)使用原始图像压缩算法传输显卡透传数据：

虚拟机内代理捕获每一帧的桌面，只要桌面刷新就进行捕获，然后使用透传显卡压缩每一幅桌面图像，图像数据大小与桌面分辨率成正比。虚拟机内代理一边进行图像压缩，一边将图像数据使用通信信道发送给SPICE服务端，SPICE服务端将压缩后的图像数据转换成SPICE协议数据，发送给客户端。

2)使用H264视频压缩算法传输显卡透传数据：

虚拟机内代理从虚拟机桌面捕获若干幅显示图像，通过透传显卡将图像硬件压缩成H264视频流。H264视频压缩算法将若干幅图像压缩成一帧进行传输，图像之间帧间相关，帧之间有先后顺序要求。虚拟机内代理将压缩后的视频流使用通信信道发送给SPICE服务端，SPICE服务端将视频流转换成SPICE协议数据，发送给客户端。客户端接收视频流后需要使用硬件解码或软件解码后才能显示。

但，上述两种方案均存在其固有缺陷如下：

1)现有方案使用原始图像压缩算法，由于捕获每一帧的桌面，即使进行了图像压缩，图像数据量依然巨大，且与桌面分辨率成正比，缺点如下：

a)压缩后的数据需要传输给SPICE服务端，占用大量虚拟机I/O，降低虚拟机性能。

b)图像压缩后的图像数据量依然巨大，大大占用网络带宽，降低网络性能，不适合复杂的互联网环境。

2)现有方案使用使用H264视频压缩算法传输显卡透传数据，缺点如下：

a)H264视频压缩算法为有损压缩算法，造成图片质量损耗，降低清晰度。

b)H264视频压缩算法将若干幅图像压缩成一帧进行传输，捕获时需要一小段时间差，造成一定的延时。

c)客户端接收到H264视频流，需要解码后显示。解码有两种方法：

a.使用硬件解码H264视频流，客户端需要具有硬件解码能力；

b.不具备硬件解码H264视频流能力的客户端，需要使用CPU解码H264视频流，会占用大量CPU资源，且解码能力差。

综上，使用原始图像压缩算法传输显卡透传数据，极大的影响了虚拟机性能并且占用大量网络带宽，不适用于互联网环境。使用H264视频压缩算法传输显卡透传数据，会造成网络延时，图像质量损耗，不适用于工业设计等要求高清晰度、低延时的场景。

发明内容

(一)要解决的技术问题