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Abstract

本发明涉及一种多用户远程使用多个主计算机的方法和装置。本发明的装置包括远程主计算机和远程终端。其中，每个远程主计算机上可以运行多个软件应用单元。每个远程终端上可以运行多个虚拟窗口。每个虚拟窗口与远程计算机上的某一个软件应用单元相对应。每个软件应用单元将一路独立的视音频流发送到与之相对应的虚拟窗口中进行显示和播放。每个虚拟窗口将用户在虚拟窗口内的操作编码成为一路独立的控制流发送到与之对应的某一个远程计算机上的某一个软件应用单元，从而使得每个远程终端可以与多个远程主计算机上的多个软件应用单元进行交互，同时操作多台性能强大的远程主计算机，而不需要消耗远程终端过多的处理能力。

Description

一种多用户远程使用多个主计算机的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种多用户远程使用多个主计算机的方法和装置，特别是涉及这样的系统-系统中的用户所使用的终端性能相比主计算机来说性能较低，或者不能执行某些关键任务(如3D渲染)，因此需要将所有操作指令发送到主计算机端，在主计算机上完成全部的运算，并将主计算机上的显示输出以视频的形式发回到终端。
背景技术
如何高效、经济的建立多用户系统是当代计算机领域的一个重要课题。
传统的计算机系统利用本地输入设备来获取用户的输入，利用本地显示设备来直接向用户显示输出。用户与计算机系统的距离，取决于计算机系统与本地设备之间连接的物理性能限制，这个距离常常被局限在同一个室内。某些计算机系统可以通过模拟转换手段延长物理连接的距离，但随着距离的增加，信号会逐渐衰减，受到干扰的可能性就更加增大。
随着主计算机通过包括多个CPU和拥有多个处理器核的CPU而不断增强它们的性能，一人一机的局限有着越来越少的经济意义。随着操作系统的进步，操作系统本身可以通过建立多个用户帐号的方式，支持多个用户远程访问。典型的像微软的远程显示协议(RDP)就可以实现基本的远程操作。但是RDP方式具有自己的局限性，它是通过虚拟显卡的方式，将信息构造而非图像传输到客户端，并依赖客户端的图形接口来进行显示。其中，凯利斯塔技术股份有限公司提出的一项多用户终端服务加速器(专利申请号200680050231.7)提出一种方案，通过在系统中引入终端服务加速器，对RDP传输中与图形命令相关的数据块进行编码，达到适应不同的网络带宽环境的目的。但该方案依赖于操作系统自身的远程显示协议的完善程度，对于一些复杂的应用，譬如三维应用，视频播放应用，并不能很好的支持。
在这种情况下，目前很多系统采用虚拟机(VM)的方式为多个用户提供服务。VM可以将一台服务器终端上的资源虚拟成多个，并分配给每一个VM，每一个VM都可以安装一套虚拟操作系统，从而实现让每个用户感觉自己都在使用一台独立的服务器终端。由于可以在同一服务器终端上支持多个不同的操作系统，并且用户彼此之间互不干扰，该方式相比传统方式更为灵活。但VM存在的问题是：(一)，每一个VM用户都需要一套独立的操作系统授权(System Software License)和应用软件授权(Application SoftwareLicense)，使用系统的用户越多，开启的VM越多，在软件授权(Software License)上的开销也越多。在一个解决方案中，软件费用往往会高于硬件费用，因此，这部分的成本将会占系统总价的相当大的部分。(二)一部分服务器的资源会被用来支持VM内部的虚拟操作系统，不管用户是需要打开一个简单的文字处理软件，还是进行复杂的三维操作，VM都会首先为该用户虚拟一个操作系统。因此使用系统的用户越多，开启的VM越多，消耗在这上面的资源就越多。(三)用户对于应用软件的使用局限于同一个VM以内。不同VM内启动的应用程序不能为同一个用户所用。
随着非对称网络的普及(ADSL、XDSL)，使得用户的下载带宽远远大于上行带宽。使得完全以视频方式控制远程主计算机成为可能。另一方面，随着手机、上网本、笔记本、随身播放设备、车载设备等各种便携、移动终端和机顶盒、HTPC等小型终端的发展，RT已经越来越趋向于多样化、小型化，RT上运行的操作系统也是多种多样，包括WINDOWS、LINUX、MAC OS等等。在这种情况下，传统的单一硬件平台，单一操作系统的远程服务已经不能满足人们的需要。因此，新的多用户系统其对终端的硬件和软件要求只有降到最低，才能最普遍的适应各种终端用户的需求。而以视频方式为主对远程主计算机进行控制，只要求终端具有视频解码能力和编写简单的互动程序，可以被目前大部分终端设备所兼容，是一个较好的解决方案。
因此，综合以上因素，我们提出一种新的多用户系统，通过多个远程主计算机，来为分布在不同地点，不同需求、不同终端的用户更有效的提供远程服务。
发明内容
本发明提供了一种用于多用户计算机系统的高效体系结构，该多用户计算机系统包括一台或多台主计算机系统以及具有交互图形和视频能力的一个或多个远程终端。该主计算机系统一般管理应用软件并且执行基于主计算机的计算。每个RT具有自己的键盘、鼠标、显示器以及其它可能的外围设备。RT向个人用户提供对多台主计算机系统上的多个应用软件的访问，并将这些应用软件的显示输出和执行结果以虚拟窗口的形式在RT的显示终端同时显示。
本发明的一个目的是提供一种在手机端使用的远程互动系统。鉴于手机设备的电池续航能力、本身硬件性能的局限性，无法运行大型软件，更无法同时运行多个大型软件。通过在主计算机端执行大型应用软件，将画面并通过GPRS或者3G网络传回到手机端，手机用户就可以同时使用多台主计算机上的多个应用软件。
本发明的另一个目的是提供一种多用户使用的分布式虚拟现实系统。通过在高性能的主计算机群上运行互相联网的多个高仿真度的虚拟现实程序，使得多个用户可以通过远程终端参与到虚拟现实的互动中来。由于主计算机群的性能将大大超过单个远程终端，并且主计算机群之间可以用高效的网络互相连接和同步，因此该虚拟现实程序的拟真度将大大超过现有的多人虚拟现实系统。可以实现虚拟展会、虚拟楼盘展示、超大型虚拟现实社区等应用。
本发明的另一个目的是提供一种多用户使用的在线游戏系统。其中用户可以通过电视、手机、个人计算机等多种终端，以及有线电视(CATV)网、光纤、ADSL、3G等多种网络来进入所述在线游戏系统，不同终端、不同网络的属性将会汇报给远程主计算机，远程主计算机会根据不同的情况给出适应于不同终端的不同质量和大小的2D或者3D游戏画面。用户的操作指令将会通过网络传回给主计算机，从而实现在线游戏。
因此，至少鉴于以上原因，本发明有效地实现了利用各种不同类组件来适应各种远程终端和网络，并使得系统的互操作性和灵活性大大增加。本发明因此高效的实现了增强的多用户RT系统。
附图说明
图1是根据本发明实施的包括一个或多个主计算机、网络，多个应用软件、多个虚拟窗口，和多个远程终端的多用户计算机系统的框图。
图2是根据本发明的一个实施方式的具有虚拟接口、软件控制单元、终端属性接收单元的多用户RT系统主计算机的框图。
图3示出了与图2的主计算机协作的RT。该RT具有虚拟接口、虚拟窗口单元、终端属性采集单元。
具体实施方式
本发明涉及多用户远程终端(RT)计算机系统的改进。尽管所述实施方式涉及多用户RT计算机系统，相同的原理和特征可以同样适用于其它类型的单用户系统和其它类型的瘦客户机。
参照图1，本发明提供了主计算机(101、102、103)和远程终端(104、105)的高效体系结构。主计算机(101、102、103)都可以同时运行多个应用软件，这些应用软件可以分时共享主计算机。远程终端(104、105)上可以同时运行多个虚拟窗口。在一般的软件系统中，“窗口”是指在本机运行的软件在显示设备上的显示区域。而在本发明所提供的系统中，“虚拟窗口”是指该窗口显示的内容完全来自于某一主计算机上的某一个应用程序的显示区域，用户对虚拟窗口的操作也会完全传送到与之相对应的应用程序，由此远程终端通过无线(106)或者有线(107)连接与远程主计算机相连接，这些连接包括ADSL、2G移动网络、3G移动网络、WIFI、WiMax、固定电话网络或者其它电学或光学连接的形式。远程终端(104、105)可以采用各种不同的操作系统，既可以是Windows Vista，Windows XP，MACOS等较高级操作系统，也可以是嵌入式linux等专用操作系统等任意具有窗口管理功能和视频播放能力的操作系统。主计算机也可以采用各种不同的具有多任务能力的操作系统，如Unix等。
参照图2，是根据本发明的一个实施方案的主计算机系统的组成示意图。在该系统中，软件应用单元(201)的图形输出由视频渲染设备(203)生成，该视频渲染设备可以是CPU、2D图形卡、3D图形卡、GPU卡或其它各种视频渲染设备及其组合。生成后的图形序列存储在内存的缓冲区或者视频渲染设备的缓冲区中，由视频采集单元(204)通过钩取(HOOK)软件应用单元的显示窗口的方式，仅采集内存的缓冲区或者视频渲染设备的缓冲区中与该软件应用单元对应的图形序列，然后交由视频编码单元(205)进行编码并通过网络发送单元(216)送往远程终端。视频编码单元(205)的编码可以采用各种视频编码器，如MPEG2、MEPG4、DIVX等。其中，H264格式的编码器的编码质量最好，对于在互联网上进行远程控制最佳。软件应用单元的音频由音频渲染设备(207)生成，该音频渲染设备可以是声卡或其它各种音频渲染设备及其组合。生成的音频数据存储在内存的缓冲区或者音频渲染设备的缓冲区中，由音频采集单元(208)通过钩取(HOOK)软件应用单元的显示窗口方式，仅采集由该软件应用单元产生的音频数据，然后交由音频编码单元(215)进行编码并通过网络发送单元(216)发往远程终端。音频编码单元(215)可以采用各种音频编码器，如H263、MP3、OGG等。控制流接收单元(212)接收来自远程终端的控制流，并将其通过控制流解码单元(211)解释成一系列控制动作序列，并由软件控制单元(210)按照先后顺序对软件应用单元(201)实施，从而实现远程终端对软件应用单元(201)的操作。为了能够更好的适应各种远程终端和各种使用环境，以及对用户对虚拟窗口的操作做出反应，编码控制单元(206)根据终端属性接收单元(209)接收的参数按照一定算法对视频编码单元(205)和音频编码单元(215)进行实时编码控制。编码控制单元(206)根据编码参数的变化控制视频编码单元(205)的画面大小、编码帧数、编码码流、最大码流、最低码流，和音频编码单元(215)的音轨数、编码码流、采样频率，从而实现对不同终端上的不同虚拟窗口提供不同的显示输出和音频输出。虚拟接口(213)让软件应用单元(201)直接利用终端用户的其它设备。
参考图3，是根据本发明的一个实施方案的远程终端系统的组成结构图。在该系统中，远程终端上将运行多个虚拟窗口单元(312)。用户打开某一虚拟窗口单元(312)后，终端属性采集单元(305)将采集终端属性包括终端设备的型号、运算能力、所用的显示设备的屏幕大小、虚拟窗口单元(312)当前的显示区域大小、位置、显示顺序、终端网络的带宽、用户的偏好设置等参数，并通过网络发送单元(301)将以上信息发送往主计算机的终端属性接收单元(209)，主计算机这些信息传回适应于虚拟窗口单元(312)显示区域的视频画面和音频数据。虚拟窗口单元(312)内，显示自某一远程主计算机上的某一软件应用传来的视频画面。多个虚拟窗口单元(312)可以由用户控制其外观、大小、切换前置或者后置顺序，在视频显示设备上呈现重叠、平铺或者独占屏幕等类似普通软件串口的效果。每个虚拟窗口单元(312)的信息将会实时通知终端属性采集单元(305)，从而使得主计算机可以根据虚拟窗口单元(312)的变化不断调整传回的视频画面。控制信号采集单元(306)将会从用户的所有输入中，选择在虚拟窗口单元的显示区域范围内的控制动作，并通过控制流编码单元(304)、网络发送单元(301)发送到远程主计算机并最终控制某一远程主计算机上的某一软件应用。远程终端的外部设备如摄像机、打印机等还可以通过USB、串口、并口等协议与虚拟接口(303)相连，通过网络发送单元(301)和网络接收单元(302)与某一远程主计算机上的某一软件应用对应的虚拟接口(213)相连，并供调用。

Claims (19)

1.一种能够支持多个远程终端的主计算机系统，其包括
编码控制子系统，具有：
终端属性接收单元；以及
编码控制单元；以及
按照编码控制单元的控制，对应用软件的视频输出进行视频编码并输出视频流的视频编码单元；以及
按照编码控制单元的控制，对应用软件的音频输出进行音频编码并输出音频流的音频编码单元。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端属性接收单元能够接受终端设备的属性参数，包括设备型号、运算能力、显示设备的屏幕大小、虚拟窗口当前的大小、位置、终端网络的带宽情况、用户的偏好设置；
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述终端设备的属性参数中，虚拟窗口当前的大小、位置、终端网络的带宽情况、用户的偏好设置，是可以随时改变的。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述编码控制单元能够根据终端属性接收单元给出的终端设备的属性参数对视频编码单元及音频编码单元随时进行控制，使之符合终端设备的需要和虚拟窗口的需要。
5.一种能够支持多个远程终端的主计算机系统，其包括
软件输入控制子系统，具有：
软件应用单元；以及
控制流接收单元；以及
控制流解码单元；以及
虚拟接口；以及
软件控制单元；以及
网络接收单元；以及
网络发送单元。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制流接收单元在通过网络接收单元接收到来自远程终端虚拟窗口的控制流后，将其传送到控制流解码单元，解码成一组独立的控制动作，并将该控制动作传递至软件控制单元。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述软件控制单元能够将控制流解码单元传来的控制动作导向到相对应的软件应用单元，从而实现在远程终端的某一虚拟窗口内，对软件应用单元进行操作。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述软件应用单元能够通过虚拟接口控制该软件应用单元所对应的远程终端除控制设备、视频播放设备、音频播放设备外的其它设备。
9.一种能够支持多个远程终端的主机算计系统，其包括
视音频采集子系统，具有
软件应用单元；以及
视频采集单元；以及
音频采集单元。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述主机算计系统上可能同时运行多个软件应用单元、多个视频采集单元和多个音频采集单元。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，某一个所述视频采集单元仅采集某一个所述软件应用单元的显示画面。
12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，某一个所述音频采集单元仅采集某一个所述软件应用单元的声音。
13.一种能够连接多个远程主计算机系统的远程终端，其包括
终端属性采集子系统，具有
虚拟窗口单元；以及
终端属性采集单元；以及
网络发送单元。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述终端属性采集单元能够按照一定的时间间隔，不断收集所述虚拟窗口单元当前的大小、位置、远程终端网络的带宽情况、用户的偏好设置，并通过网络发送单元传送给远程主计算机系统。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述终端属性采集单元能够收集终端设备的属性参数，包括设备型号、运算能力、显示设备的屏幕大小，并通过网络发送单元传送给远程主计算机系统。
16.一种能够连接多个远程主计算机系统的远程终端，其包括
软件输出控制子系统，具有
虚拟窗口单元；以及
控制设备；以及
控制信号采集单元；以及
控制流编码单元；以及
虚拟接口；以及
其它设备；以及
网络接收单元；以及
网络发送单元。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述远程终端上，可能运行多个所述虚拟窗口单元和多个所述控制信号采集单元。
18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，某一个所述控制信号采集单元仅采集某一个所述虚拟窗口单元内发生的控制动作。
19.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述其它设备可以通过所述虚拟接口、所述网络发送单元和所述网络接收单元与远程主计算机的虚拟接口相连接。
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Address after: 100027, room 2, No. 2026, East Third Ring Road North, Beijing, Chaoyang District

Applicant after: Cloud link (Beijing) Information Technology Co., Ltd.

Address before: 100083 Beijing City, Haidian District Institute of Rutosids No. 11 Schroder A2-601 Residence Du Commerce

Applicant before: Deng Di

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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20101208