CN109240794B - 一种桌面虚拟化技术重构pis车站子系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，包括两个物理服务器，所述物理服务器通过以太IP网络分布连接多个显示屏；本发明采用大众化的以太网方案实现信号拉远，应用普遍，技术进步快，性价比高；本发明中一台服务器可以虚拟出若干虚拟机，在虚拟机中运行播放控制器软件，即一台服务器虚拟出若干“播放控制器”，性价比高；独立的显示屏与虚拟机之间是“软的”IP网络连接，播放控制器所在虚拟机异常，可以启动对应的备份虚拟机，及时投入服务，业务恢复机制灵活。

Description

一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体是一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统。
背景技术
在城市轨交行业中，乘客信息系统(PIS)是信息化建设的必要部分，它一般由中心子系统、车站子系统、车载子系统和网络子系统等组成。中心子系统通过网络技术将列车信息、直播视频流、广告信息等推送到车站的播放控制器，由播放控制器根据当前播表的定义对收到的内容进行解释整合，形成画面，然后驱动显示屏上显示相应的内容。
显示屏和播放控制器一般不在一起。LCD播放控制器一般都集中放置在设备间，安装在机架上；而显示屏则分散在各处，比如上下行方向的站台边需要部署若干显示屏，展厅也会部署相应的显示屏。从播放控制器到显示屏的距离较远，需要在发送和接收两端部署光端机来实现拉远。播放控制器输出的SDI/HDMI电信号接入到光端机，将电信号转成光信号经光纤传送到显示屏附近，再通过光端机反向转为SDI/HDMI电信号，从而驱动显示屏显示画面。可以是一台播放控制器驱动一个显示屏，也可以是一台播放控制器驱动多个显示屏。
1.现有的方案本质上都是播放控制器输出的SDI/HDMI信号的硬件拉远方案，存在以下约束和缺点：
1)光端机方案属于小众产品，性价比低；
2)显示屏和驱动它的播放控制器之间紧密耦合，在播放控制器出现异常时，对应的显示屏画面随之异常；
3)为了解决可靠性问题，偶尔也有使用基于光纤切换矩阵的冗余保护方案，如下图1所示。但光纤切换矩阵产品更为小众，价格高，而且新增了一个集中故障点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，包括两个物理服务器，所述物理服务器通过以太IP网络分布连接多个显示屏，所述物理服务器包括：
硬件层：统一配属两台较高性能的物理服务器，服务器内置支持桌面虚拟化的GPU加速卡；
虚拟化层：虚拟化层包含服务器虚拟化和GPU虚拟化；
会话层：是实现远程显示屏的接入控制，并对所有虚拟桌面的会话进行管理；
应用层：运行播放控制器软件，完成对收到的各类信息的综合与处理，并按照播表以及版本文件的定义驱动最终的音视频信号；
管理和调度模块：是支撑正常运行的相关辅助管理功能,包括初始化配置管理、云桌面资源管理、负荷分担与倒换、日志与审计。
作为本发明的进一步技术方案：所述物理服务器内置支持桌面虚拟化的GPU加速卡。
作为本发明的进一步技术方案：所述服务器虚拟化：把一台服务器虚拟化成多台虚拟计算机，各虚拟机间共享CPU、内存、硬盘、网络等物理资源，每台虚拟机都有独立的运行环境；在方案中使用的KVM虚拟化引擎；GPU虚拟化：因为上层应用运行的是播放控制器软件，主要是音视频界面，为保证良好的画面，需要较为强大的图形运算支撑能力，在方案中采用了GPU加速卡，让运行在服务器上的虚拟机多个实例共享使用同一块GPU处理器进行图形运算，平均成本得到有效控制。
作为本发明的进一步技术方案：使用SPICE桌面协议，在服务端它已经与KVM虚拟化引擎绑定。
作为本发明的进一步技术方案：需要远距离传送的情况下使用光口替代以太IP网络的电口进行传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用大众化的以太网方案实现信号拉远，应用普遍，技术进步快，性价比高。本发明中独立的显示屏与虚拟机之间是“软的”IP网络连接，播放控制器所在虚拟机异常，可以启动对应的备份虚拟机，及时投入服务，业务恢复机制灵活。
附图说明
图1为传统方案的原理图。
图2为本发明的原理示意图。
图3为SPICE桌面协议的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2-3，实施例1，一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，包括以下多个数据层，
硬件层：统一配属两台较高性能的物理服务器，服务器内置支持桌面虚拟化的GPU加速卡；
虚拟化层：虚拟化层包含服务器虚拟化和GPU虚拟化。
服务器虚拟化：把一台服务器虚拟化成多台虚拟计算机，各虚拟机间通过虚拟机监控器的虚拟化层共享CPU、内存、硬盘、网络等物理资源，每台虚拟机都有独立的运行环境；在方案中使用的KVM虚拟化引擎；
GPU虚拟化：因为上层应用运行的是播放控制器软件，主要是音视频界面，为保证良好的画面，需要较为强大的图形运算支撑能力。在方案中采用了英伟达的GPU加速卡，让运行在服务器上的虚拟机多个实例共享使用同一块GPU处理器进行图形运算，平均成本得到有效控制。
会话层：是实现远程显示屏的接入控制，并对所有虚拟桌面的会话进行管理。
应用层：运行播放控制器软件，完成对收到的各类信息的综合与处理，并按照播表以及版本文件的定义驱动最终的音视频信号。
管理和调度模块：是支撑正常运行的相关辅助管理功能,包括初始化配置管理、云桌面资源管理、负荷分担与倒换、日志与审计等功能。
桌面协议是非常关键的技术，在本发明中使用了SPICE桌面协议，在服务端它已经与KVM虚拟化引擎绑定。
图中方案实现是基于两台服务器，平时负荷分担，发生异常时一台服务器可以接管另外一台服务器(接管时可根据性能状况适当降低视频画面的分辨率)。另外也在所需要播放控制器非常多的情况，可以使用更多的服务器参与到集群中来。
对应网络设备：
使用以太IP网络，在需要远距离传送的情况下可以使用光口替代电口。
对应每个显示屏：
内置OPS插卡，是真正意义的微型计算机，每个屏都是独立的IP地址。它作为SPICE的客户端，在运行时与对应的播放控制器建立会话，获取播放控制器推送的音视频信号。在主用播放控制发生异常的时候，显示屏与调度模块进行联系，申请获得备用播放控制器的IP地址，重新建立会话。在方案的具体设计上，是基于通用的SPICE开源协议客户端加上切换控制模块来完成的。
实施例2：在实施例1的基础上，以流媒体协议替代SPICE桌面协议，可以达到同样的技术效果。
本发明使用桌面虚拟化技术重构了车站侧的整个方案，它带来了以下结果：
网络连接更为简单：将传统方案中的光端机方案切换为通用的以太网IP方案，设备通用性强，管理简单，成本大幅度降低；
支持非常灵活的系统保护方案：传统方案由于是基于硬件的拉远，播放控制器与显示屏之间紧耦合，难以做到灵活的保护；本发明的方案将播放控制器与显示屏进行接耦，并且把播放控制器运行在虚拟机上，从而带来了非常灵活的系统保护能力；
整个方案更低的成本：传统的方案是一个个独立的播放控制器，如果某个屏需要显示的内容与其他屏幕不一样(甚至只是版式不一样)，就需要增加一个独立的播放控制器以及对应的组网设备，资源之间不共享。本发明的方案通过服务器虚拟化技术与通用以太网IP网络相结合，实现了IT与网络资源的复用，整体成本得到大幅优化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，其特征在于，包括两个物理服务器，所述物理服务器通过以太IP网络分布连接多个显示屏，所述物理服务器包括：
硬件层：统一配属两台高性能的物理服务器，服务器内置支持桌面虚拟化的GPU加速卡；
虚拟化层：虚拟化层包含服务器虚拟化和GPU虚拟化；
会话层：是实现远程显示屏的接入控制，并对所有虚拟桌面的会话进行管理；
应用层：运行播放控制器软件，完成对收到的各类信息的综合与处理，并按照播表以及版本文件的定义驱动合成最终的音视频信号；
管理和调度模块：是支撑正常运行的相关辅助管理功能，包括初始化配置管理、云桌面资源管理、负荷分担与倒换、日志与审计；
所述服务器虚拟化：把一台服务器虚拟化成多台虚拟机，各虚拟机间共享CPU、内存、硬盘、网络物理资源，每台虚拟机都有独立的运行环境；使用KVM虚拟化引擎；GPU虚拟化：采用了GPU加速卡，让运行在服务器上的虚拟机多个实例共享使用同一块GPU处理器进行图形运算。
2.根据权利要求1所述的一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，其特征在于，所述物理服务器内置支持桌面虚拟化的GPU加速卡。
3.根据权利要求1所述的一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，其特征在于，使用SPICE桌面协议，在服务端它已经与KVM虚拟化引擎绑定。
4.根据权利要求2所述的一种桌面虚拟化技术重构PIS车站子系统，其特征在于，需要远距离传送的情况下使用光口替代以太IP网络。
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