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三维远程可视化方案

通过VNC+CVT(cloud visualization tool)模块实现远程数据的可视化,无需下载计算结果数据,通过本地机器即可调用安装在远程图形工作站上的图形显示软件,利用可视化服务器的高性能硬件,实现数据的远程交互式可视化分析。

在这种架构下,用户的客户端可以不需要高端的图形工作站,耗资源的可视化处理与绘制都在远程高性能的服务器上完成,可视化渲染后的图片及时地返回到客户端。

 

1、方案构成

序号

软件模块

描述

1

CVT-compression

远程可视化系统的图像压缩模块,负责压缩远程可视化服务器的三维图像,在减少数据量的同时保持精度,以保证远程可视化效率。

2

CVT- Xproxy

远程可视化系统的虚拟Xserver,负责GLX/OpenGL任务分解与封装,将三维绘制发至远程高端图形工作站,二维绘制命令发至本地客户端Xserver。将三维绘制结果读取回,并实时响应来自本地客户端的鼠标键盘等控制操作。

3

CVT-Transport

远程可视化系统的传输协议模块,负责服务器和本地客户端的通信,将三维绘制结果发送给客户端,同时实时将本地客户端的鼠标键盘等控制消息发送给服务器。

4

CVT-GPU cheduler

远程可视化系统的GPU作业调度模块,负责管理GPU的多用户作业,在GPU闲置时,可多用户共享。

 

2、实施架构

CVT采用render translator 技术,将原本非远程可视化应用软件通过GLX translator改变其在Xserver框架下的执行路径,把三维的绘制命令和数据都重定向至可视化应用程序所在的高端图形工作站的3D显卡,渲染好的图像最终由Xproxy 发向客户端。而客户端的鼠标键盘等交互事件由Xproxy即时传送给服务器端的Xlib等相关处理库。CVT内部结构如下图:

远程可视化系统构架图

在这种架构下,用户的客户端可以不需要高端的图形工作站,耗资源的可视化处理与绘制都在远程高性能的服务器上完成,可视化渲染后的图片即使地返回到客户端。

 

3、使用模式

 

三维远程可视化使用模式图

1)  用户从可视化应用列表中选取需要的可视化软件。

2)  可视化软件运行请求被发送到主调度服务器,首先进行许可证调度。

3)  许可证请求被满足后,主调度服务器继续向图形服务器查询是否有足够资源来运行应用程序,如果当前资源满足需求,则把合适的图形服务器分配给该任务。

4)  可视化软件在远程服务器启动。

5)  远程启动的可视化软件的所有OpenGL指令由远程三维可视化协议套件GXL解释器拦截,并重定向给远程服务器的图形显卡,而像非常规的Xserver一样发送给用户客户端的图形显卡。

6)  远程服务器的图形显卡绘制的图片经远程三维可视化协议套件Xproxy发送给用户客户端。

7)  可视化软件的交互式界面由远程三维可视化协议套件Xproxy转发到用户本地机器上,对用户来说就像运行本地的可视化软件一样。

8)  用户本地客户端上操作可视化软件界面的键盘和鼠标等控制指令由远程三维可视化协议套件Xproxy转发给远程服务器的GXL解释器和Xlib执行。

 

4、VNC+CVT模式的实施步骤

1)  配置硬件环境

安装可视化相关的硬件和驱动。CVT需要在服务器端安装有GPU芯片,并且安装厂商提供的闭源驱动程序,同时保证服务器端支持P-buffer和24位真彩色输出功能。

2)  搭建XProxy框架

提供信息传输的通道,以优化的图像压缩机制发送服务器端图像信息,并将客户端的鼠标键盘等控制信息实时传输到服务器的消息循环。同时根据网速自定义图像传输质量。

3)  重定向图像渲染机制

将服务器端的2D和3D信息通过不同的处理机制发送到XProxy,并做流处理后传输到客户端的显示器上,达到远程实时可视化的效果。 

根据用户需求,最后达到在低配置客户机上远程登录高配置可视化节点,利用远程高配节点的显卡功能渲染计算结果,并将结果返回到客户端的远程可视化效果。这样既可以利用服务器强大的图形处理功能,又将用户的操作界面范围扩大,只需要普通的电脑登录即可。

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