CN107483390A - 一种云渲染网络部署子系统、系统及云渲染平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云渲染网络部署子系统，包括代理服务器，所述代理服务器连接外部网络，所述代理服务器还分别连接至少一个虚拟机；所述代理服务器包括控制信息处理单元、数据信息处理单元，所述控制信息处理单元用于接收所述外部网络发送的控制信息，解析所述控制信息，将所述控制信息转换为TCP协议封装的信息，并将所述TCP协议封装的信息发送到对应的虚拟机中；所述数据信息处理单元用于接收所述虚拟机发送的数据信息，将所述数据信息转换为与所述外部网络对应的协议封装形式，并将所述对应的协议封装形式发送到外部网络。通过上述适配，使得本发明能够支持多种网络协议间的数据传输、方便不同的客户端访问云服务器、用户体验较好。

Description

一种云渲染网络部署子系统、系统及云渲染平台

技术领域

本发明涉及云渲染领域，特别涉及一种云渲染网络部署子系统、系统及云渲染平台。

背景技术

随着移动端操作系统的发展，现在手机和平板已达到较为全面的智能化，基于IOS、安卓和WinPhone操作系统的手机和平板在人们的生活中越来越普及。同时，3D技术在教育、医疗、影视、广告等行业中也开始得到广泛应用，人们开始意识到它对于改变人类生活的重要性。于是，人们开始尝试在移动终端上进行3D渲染，即先在云端服务器做3D渲染，然后再将结果传送回移动终端。

由于客户端存在多样性，用户可能使用不同的客户端去访问云端服务器，然而目前的服务提供商大多只采用特定的传输协议（如TCP或UDP协议），这就限制了用户的访问方式，给用户带来不便，用户体验较差。

发明内容

本发明在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够支持多种网络协议、方便访问、用户体验较好的云渲染网络部署子系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种云渲染网络部署子系统，包括代理服务器，所述代理服务器连接外部网络，所述代理服务器还分别连接至少一个虚拟机；

所述代理服务器包括控制信息处理单元、数据信息处理单元，所述控制信息处理单元用于接收所述外部网络发送的控制信息，解析所述控制信息，将所述控制信息转换为TCP协议封装的信息，并将所述TCP协议封装的信息发送到对应的虚拟机中；所述数据信息处理单元用于接收所述虚拟机发送的数据信息，将所述数据信息转换为与所述外部网络对应的协议封装形式，并将所述对应的协议封装形式发送到外部网络；

所述控制信息包括校验信息和/或渲染请求信息；

所述数据信息为渲染图像信息，所述外部网络对应的协议封装形式为TCP、websocket或UDP协议封装中的任一种。

在本发明的第一方面的一个实施例中，所述解析所述控制信息为代理服务器将所述校验信息发送到数据库中进行匹配，得到与该校验信息对应的虚拟机；所述数据库中预先存储有校验信息与对应虚拟机的映射关系。

在本发明的第一方面的一个实施例中，所述代理服务器为代理服务器集群。

在本发明的第一方面的一个实施例中，所述代理服务器集群采用负载均衡方式工作。

本发明同时提供一种云渲染网络部署系统，该系统的实现基于本发明提供上述子系统，其包括至少一个云渲染网络部署子系统，还包括数据库单元、存储单元、调度单元、虚拟路由器集群；所述数据库单元、所述存储单元、所述调度单元和所述分别耦合到所述虚拟路由器集群；

所述调度单元用于接收所述虚拟路由器集群发送的所述校验信息，分配虚拟机，根据所述校验信息建立与该校验信息对应的虚拟机的映射关系，并将所述映射关系存储在所述数据库单元中；

所述存储单元用于存储渲染素材，虚拟机接收渲染请求信息后，读取所述存储单元中的渲染素材进行渲染。

在本发明的第二方面的一个实施例中，当任一个所述的云渲染网络部署子系统中的虚拟机数量超过预定个数时，所述调度单元创建另一个新的云渲染网络部署子系统，并在该新的云渲染网络部署子系统种创建虚拟机。

在本发明的第二方面的一个实施例中，所述调度单元与所述存储单元的工作方式均为负载均衡。

在本发明的第二方面的一个实施例中，所述数据库的备份方式为双机热备。

本发明同时提供一种云渲染平台，该平台的实现基于本发明提供上述系统，其包括至少一个云渲染网络部署系统，还包括云管理平台、网关；

所述网关连接所述云管理平台、每个所述云渲染网络部署系统，用于互联所述云渲染网络部署系统与所述云管理平台；

所述云管理平台用于通过所述网关管理每个所述云渲染网络部署系统；

所述网关被配置为当任一个所述云渲染网络部署系统请求访问所述云管理平台时，将请求消息直接转发到所述云管理平台。

在本发明的第三方面的一个实施例中，还包括共享存储单元，所述共享存储单元连接每个所述云渲染网络部署系统，用于存储每个所述云渲染网络部署系统中的数据，并供所述云渲染网络部署系统进行访问。

与现有技术相比，本发明的有益效果

1、本发明的一种子系统通过采用代理服务器将由外部网络发送的消息转换为供虚拟机使用的TCP协议封装方式，在向外发送数据时，又将TCP协议转换为与用户客户端对应的协议，通过上述适配，使得本发明的子系统能够支持多种网络协议间的数据传输、方便不同的客户端访问云服务器、用户体验较好。

2、本发明的一种系统通过采用虚拟路由器集群技术，将不同租户的环境在逻辑上进行隔离，保证了个租户之间信息互不影响；同时，由于虚拟路由集群属于三层设备，采用这种方式能够避免二层广播域的广播风暴，保证了子系统通信的提高了系统的安全性。

3、本发明的云渲染平台设置机房网关互联云管理平台和至少一个系统，系统内用户访问云管理平台时，直接通过机房网关进行信息转发，信息不经过互联网，保障了系统内各用户的数据安全。

附图说明

图1所示是本发明一个具体实施例中的云渲染网络部署子系统模块框图。

图2所示是本发明云渲染网络部署系统模块框图。

图3所示是本发明一个具体实施例中的云渲染网络部署系统模块框图。

图4所示是本发明云渲染平台模块框图。

图5所示是本发明另一个实施例中的云渲染平台模块框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1：

图1所示是本发明云渲染网络部署子系统模块框图，包括代理服务器，所述代理服务器连接外部网络，所述代理服务器还分别连接至少一个虚拟机；

所述代理服务器包括控制信息处理单元、数据信息处理单元，所述控制信息处理单元用于接收所述外部网络发送的控制信息，解析所述控制信息，将所述控制信息转换为TCP协议封装的信息，并将所述TCP协议封装的信息发送到对应的虚拟机中；所述数据信息处理单元用于接收所述虚拟机发送的数据信息，将所述数据信息转换为与所述外部网络对应的协议封装形式，并将所述对应的协议封装形式发送到外部网络；

所述控制信息包括校验信息和/或渲染请求信息；

所述数据信息为渲染图像信息，所述外部网络对应的协议封装形式为TCP、websocket或UDP协议封装中的任一种。

在云渲染系统中，首先需要根据校验信息对渲染请求用户的身份进行验证，判断其是否具备渲染等操作权限，后续又根据该校验信息为渲染业务分配虚拟机，之后虚拟机根据渲染请求信息对应的进行渲染操作，为了适应不同客户端的报文协议格式，服务器在接收上述信息时需要进行对应的协议转换，本发明的代理服务器就扮演这样的作用，其中外部网络为代理服务器的上一个节点，一般为云服务器端用于转发客户端信息的路由设备。

在本发明的第一方面的一个实施例中，所述解析所述控制信息为代理服务器将所述校验信息发送到数据库中进行匹配，得到与该校验信息对应的虚拟机；所述数据库中预先存储有校验信息与对应虚拟机的映射关系。

一般的，渲染请求需要发送到虚拟机中进行处理，因而，在渲染请求发送之前，需要提前分配一个虚拟机来处理该请求，在数据库就预先存储了发起请求的客户端与虚拟机间的映射关系，在一次渲染中，客户端的请求都会被分配到与之绑定的虚拟机中。

本发明的一种子系统通过采用代理服务器将由外部网络发送的消息转换为供虚拟机使用的TCP协议封装方式，在向外发送数据时，又将TCP协议转换为与用户客户端对应的协议，通过上述适配，使得本发明的子系统能够支持多种网络协议间的数据传输、方便不同的客户端访问云服务器、用户体验较好。

在本发明的第一方面的一个实施例中，所述代理服务器为代理服务器集群。

为了提高代理服务器的处理效率，本发明采用集群的方式进行协议转换。

在本发明的第一方面的一个实施例中，所述代理服务器集群采用负载均衡方式工作。

采用负载均衡策略能够平衡各代理服务器间的网络流量，动态的分配负载，采用这种方案能够增加吞吐量，提高数据处理能力，避免单点故障，方便对系统进行扩展。

在一个具体实施例中，参看图2，其具体的通信流程如下：

步骤1：代理服务器监听外部网络转发的信息。在本发明中，代理服务器包括至少五个端口，其中两个端口用于接收控制信息、三个端口用于接收数据信息，数据信息即渲染完成后的图像信息，在本发明中，控制信息端两个端口分别对应TCP协议、websocket协议；数据信息端的三个端口分别对应TCP协议、UDP协议和websocket协议，控制信息和数据信息首先被发送到负载均衡集群，负载计算完成后在原样转发到对应的代理服务器中进行处理，因此代理服务器的负载均衡集群在功能上需要支持上述三种协议的负载均衡。

步骤2：代理服务器通过解析控制信息中的校验信息，查询数据库来获得与之映射的虚拟机，所述虚拟机上运行有对应的3D服务程序来处理渲染请求；之后代理服务器再将控制信息重新封装为TCP格式后代理转发到3D服务程序上进行对应的处理。

步骤3：3D服务程序处理完后，将渲染结果发送到代理服务器，代理服务对应的封装为与该客户端匹配的封装方式，经过一系列转发到客户端并呈现给用户。

值得一提的是，在任一时刻，客户端均可发起接收渲染图像的请求，并通过代理服务器与3D服务程序进行连接，3D服务程序发送实时渲染图像到客户端，通过代理方式实现图像的在线实时传输。

实施例2：

图3所示是本发明云渲染网络部署系统模块框图，该系统的实现基于本发明实施例1中提供上述子系统，其包括至少一个云渲染网络部署子系统，还包括数据库单元、存储单元、调度单元、虚拟路由器集群；所述数据库单元、所述存储单元、所述调度单元和所述分别耦合到所述虚拟路由器集群；

所述调度单元用于接收所述虚拟路由器集群发送的所述校验信息，分配虚拟机，根据所述校验信息建立与该校验信息对应的虚拟机的映射关系，并将所述映射关系存储在所述数据库单元中；

所述存储单元用于存储渲染素材，虚拟机接收渲染请求信息后，读取所述存储单元中的渲染素材进行渲染。

在一个客户端第一次进行渲染请求时，服务器并未给该客户端分配一个虚拟机来处理渲染请求，因此通过调度单元将该客户端与一个虚拟机进行绑定，将得到的绑定关系存储到数据库中，即为一组映射关系，在连接关系未被销毁之前，客户端的请求都是通过该映射关系发送到对应的虚拟机中；当然，调度单元会实时获取每个虚拟机上的可用资源，在进行分配时合理选择虚拟机进行绑定。

本发明的一种系统通过采用虚拟路由器集群技术，将不同租户的环境在逻辑上进行隔离，保证了个租户之间信息互不影响；同时，由于虚拟路由集群属于三层设备，采用这种方式能够避免二层广播域的广播风暴，保证了子系统通信的提高了系统的安全性。

在本发明的第二方面的一个实施例中，当任一个所述的云渲染网络部署子系统中的虚拟机数量超过预定个数时，所述调度单元创建另一个新的云渲染网络部署子系统，并在该新的云渲染网络部署子系统种创建虚拟机。

在一个云渲染网络部署子系统中有多个虚拟机且同时处理渲染业务，由于这多个虚拟机处于同一个二层网络中，虚拟机过多时，网络内会产生大量的广播风暴，这会影响虚拟机的数据处理性能，降低处理效率，因此在虚拟机过多时需要重新创建新的云渲染网络部署子系统，一般地，每个云渲染网络部署子系统中虚拟机的数量由该系统硬件性能决定。

在本发明的第二方面的一个实施例中，所述调度单元与所述存储单元的工作方式均为负载均衡。

在本发明的第二方面的一个实施例中，所述数据库的备份方式为双机热备。

为了实现业务的高可用性，本发明几乎每个单元都通过负载均衡组成集群，将负载进行分摊，一旦某个功能模块无法正常工作，负载均衡器会立即检测到异常，随后新的访问请求均被分配到其他成员上处理。通过这种机制，成员数量可以不断增加，大大提高了系统的扩展性，从而避免单个角色异常导致系统整体不可用；负载均衡器的高可用性通过将多个负载均衡器组织成为集群来实现。集群内部各个成员之间通过发送心跳报文来检测各自运行状态，一旦当前处于工作状态的成员异常，集群管理算法会立即将业务切换到新选举出来的成员上。

在一个具体实施例中，参看图4，云渲染网络部署系统具体的通信流程如下：

步骤1：虚拟路由器将校验信息和渲染请求信息发送到调度单元的负载均衡器上，负载均衡器根据监控数据，将请求分配给负荷最小的调度器进行处理。

步骤2：调度器通过虚拟路由器集群跨三层网络与数据库单元中的数据库通信；通过校验信息查看用户权限，并为该用户指派可用的虚拟机中3D渲染服务程序（属于哪一个子系统，子系统内具体哪一个虚拟机中的3D渲染程序）写入到数据库中，实现映射关系，然后向用户反馈信息，同时数据库单元中的每个数据库之间将该映射关系信息进行同步，达到备份的目的。

步骤3：虚拟路由器集群将用户的渲染请求信息发送到URL所指定的云渲染网络部署子系统中，负载均衡器按照算法为该请求分配代理服务器，根据步骤2中预先建立的映射关系，代理服务器跨三层读取数据库中该会话所对应的3D服务程序，由于代理服务器与3D服务程序位于同一个二层网络，因此转发效率更高效，不会引入路由的高时延。

步骤4：3D渲染程序跨三层读取存储单元中的渲染素材，然后进行渲染，最终将结果推送给用户。

实施例3：

图5所示是本发明云渲染平台模块框图，该平台的实现基于本发明提供上述系统，其包括至少一个云渲染网络部署系统，还包括云管理平台、网关；

所述网关连接所述云管理平台、每个所述云渲染网络部署系统，用于互联所述云渲染网络部署系统与所述云管理平台；

所述网关被配置为当任一个所述云渲染网络部署系统请求访问所述云管理平台时，将请求消息直接转发到所述云管理平台。

云管理平台用于供云渲染网络部署系统的管理员在其运维平台上创建、监控、销毁在渲染中使用的组件。

租户的运维平台运行于租户的私有云渲染环境中，相对比较安全；为了能够支持3D服务能力的弹性伸缩以及实现对基础资源的实时监控，租户的私有运维平台必须能够访问系统云管理平台。但是，云管理平台是云系统的大门，一旦暴露到互联网就极有可能被别有用心者攻击或窃听。通过机房网关只允许各租户的运维平台在机房的范围内访问云管理平台接口，有效避免了关键信息接入互联网。

具体操作为：用户在运维管理平台上操作，启动模板部署业务组件；运维平台经过分布式虚拟路由器集群将报文发送到机房网关，机房网关再将该命令路由到云管理平台。云管理平台响应请求，开始在调度器网络中创建负载均衡器、调度器，并关联配置它们。当某个组件对应的虚拟机启动成功后，虚拟机内部的运维管理代理程序主动跨三层发起与运维管理平台的通信，并上报该组件当前的各种状态数据。通过这种方式，运维管理平台感知全网中所有组件的实时信息和运行状态。

本发明的云渲染平台设置机房网关互联云管理平台和至少一个系统，系统内用户访问云管理平台时，直接通过机房网关进行信息转发，信息不经过互联网，保障了系统内各用户的数据安全。

值得一提的是，3D在线渲染要求极高的网络带宽和低时延才能保障带来产品好的用户体验。然而在拥有较大访问流量时，单台路由器的处理能力成为瓶颈，可能存在的包排队等情况必然带来高时延，如果采用多个物理路由器做负载均衡又不能很好的支持多租户快速自动化部署，因此采用虚拟路由器集群很好的满足了这样的需求；本发明系统中存在多个分布式虚拟路由器，他们位于不同的宿主服务器中，负责在已接入的不同二层网络之间路由数据包，实现三层可达。

三层转发时，各个二层网络中流量发起者都是将报文发送给距离自己最近的分布式路由器路由数据包。这就分拆了流量，避免内部所有需要三层转发的流量全都到某一台路由器上排队，从而带来传输时延。

在本发明的第三方面的一个实施例中，参看图6，还包括共享存储单元，所述共享存储单元连接每个所述云渲染网络部署系统，用于存储每个所述云渲染网络部署系统中的数据，并供所述云渲染网络部署系统进行访问。

在本实施例中，所有租户共享存储网络，但存储流量在租户私有环境内部通信，不出租户的分布式虚拟路由器。因为经过尽量少的逻辑通信设备，保障了通信高效、低延迟。

在本发明的一个应用中，本发明采用GPU虚拟化技术，将多块（1+N）GPU的运算能力资源化，根据客户端提交的实时3D渲染请求在渲染服务器端按需进行3D渲染，并将实时3D渲染结果以视频流的方式发送到客户端屏幕，并对客户端的键盘、鼠标、游戏操纵设备进行操作映射，使服务器端的3D渲染对象可以实时响应客户的操作需求，从而达到如同在客户本地渲染、操作的效果。

另外在利用本发明方案的该应用的还具有以下的优点：

1、GPU运算能力资源化，按需弹性分配，是大型3D软件（CAE工具、游戏）SAAS化的基本条件；

2、不消耗客户端GPU资源，可在任何客户端运行大型3D应用；

3、跨平台能力强，部署成本低，现有的GPU虚拟化技术仅支持NVIDIA的专业显卡价格昂贵，并且只支持DirectX 3D 和Windows7虚拟机，本发明还利用GPU虚拟技术支持NVIDIA的普通游戏，支持windows 和 Linux虚拟机，同时支持OpenGL、DirectX 3D 带来灵活的跨平台能力；

4、客户端无需下载任何3D模型就可以直接在浏览器或APP中直接显示、操纵3D内容。

上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (10)

1.一种云渲染网络部署子系统，其特征在于，包括代理服务器，所述代理服务器连接外部网络，所述代理服务器还分别连接至少一个虚拟机；

所述代理服务器包括控制信息处理单元、数据信息处理单元，所述控制信息处理单元用于接收所述外部网络发送的控制信息，解析所述控制信息，将所述控制信息转换为TCP协议封装的信息，并将所述TCP协议封装的信息发送到对应的虚拟机中；所述数据信息处理单元用于接收所述虚拟机发送的数据信息，将所述数据信息转换为与所述外部网络对应的协议封装形式，并将所述对应的协议封装形式发送到外部网络；

所述控制信息包括校验信息和/或渲染请求信息；

所述数据信息为渲染图像信息，所述外部网络对应的协议封装形式为TCP、websocket或UDP协议封装中的任一种。

2.根据权利要求1所述的云渲染网络部署子系统，其特征在于，所述解析所述控制信息为代理服务器将所述校验信息发送到数据库中进行匹配，得到与该校验信息对应的虚拟机；所述数据库中预先存储有校验信息与对应虚拟机的映射关系。

3.根据权利要求1所述的云渲染网络部署子系统，其特征在于，所述代理服务器为代理服务器集群。

4.根据权利要求3所述的云渲染网络部署子系统，其特征在于，所述代理服务器集群采用负载均衡方式工作。

5.一种云渲染网络部署系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-4任一项所述的云渲染网络部署子系统，还包括数据库单元、存储单元、调度单元、虚拟路由器集群，所述数据库单元、所述存储单元、所述调度单元和每个所述云渲染网络部署子系统分别耦合到所述虚拟路由器集群；

所述调度单元用于接收所述虚拟路由器集群发送的所述校验信息，分配虚拟机，根据所述校验信息建立与该校验信息对应的虚拟机的映射关系，并将所述映射关系存储在所述数据库单元中；

所述存储单元用于存储渲染素材，虚拟机接收渲染请求信息后，读取所述存储单元中的渲染素材进行渲染。

6.根据权利要求5所述的云渲染网络部署系统，其特征在于，当任一个所述的云渲染网络部署子系统中的虚拟机数量超过预定个数时，所述调度单元创建另一个新的云渲染网络部署子系统，并在该新的云渲染网络部署子系统中创建虚拟机。

7.根据权利要求5所述的云渲染网络部署系统，其特征在于，所述调度单元与所述存储单元的工作方式均为负载均衡。

8.根据权利要求5所述的云渲染网络部署系统，其特征在于，所述数据库的备份方式为双机热备。

9.一种云渲染平台，其特征在于，包括至少一个如权利要求5所述的云渲染网络部署系统，还包括云管理平台、网关；

所述网关连接所述云管理平台、每个所述云渲染网络部署系统，用于互联所述云渲染网络部署系统与所述云管理平台；

所述云管理平台用于通过所述网关管理每个所述云渲染网络部署系统；

所述网关被配置为当任一个所述云渲染网络部署系统请求访问所述云管理平台时，将请求消息直接转发到所述云管理平台。

10.根据权利要求9所述一种云渲染平台，其特征在于，还包括共享存储单元，所述共享存储单元连接每个所述云渲染网络部署系统，用于存储每个所述云渲染网络部署系统中的数据，并供所述云渲染网络部署系统进行访问。