CN111870948B - 一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法及系统，即在云主机上事先通过虚拟显示器驱动虚拟出多个显示器，用户连接到该云主机时，会被分配一个专属显示器，视频串流程序仅抓取该显示器上的内容传输给用户；在用户打开新的窗口时，窗口管理程序将该窗口移动到用户专属的显示器上。本发明通过独占显示器的方式，隔离了各个用户的窗口，通过只串流单个显示器的方式，保证用户只看到属于自己的画面，通过JobObject管理用户的进程组，通过进程组判断窗口的归属，保证每个用户所玩游戏的各个子窗口可以被正确的划分。

Description

一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法及系统

技术领域

本发明属于游戏服务技术领域，具体涉及一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法及系统。

背景技术

随着计算机科学的发展，计算机性能也在不断提高；游戏是计算机的一项重要应用场景，游戏开发者已经开发出了许多大型3D游戏，借助于高性能计算机，这些游戏能够渲染出逼真的画面，给玩家带来极佳的游戏体验。但同时，这些游戏对计算机性能的要求也普遍较高，许多玩家因为低配设备的限制，无法体验到上述游戏，而要购买一台能够流畅运行上述游戏的计算机，将会是一笔不小的开支，所以大量玩家只能放弃；云游戏的出现，使得上述问题得到了很好的解决。

云游戏是随着网络技术和云计算技术发展而诞生出的一种新型的游戏方式，在云游戏方式中，所有的游戏程序都在云游戏服务提供商提供的云主机上运行，云主机负责利用其高性能CPU和GPU渲染出游戏画面，视频串流程序会将云主机显示的画面进行压缩，然后通过网络传输给用户，这样用户只需要拥有一台具备基本视频解压能力的设备，就可以流畅的体验各类需要高性能硬件的游戏。

能够流畅的体验各类大型3D游戏，是云游戏服务的一个前提条件。玩家通常也会根据云主机的硬件规格来选择云游戏服务提供商，因此，云游戏服务提供商通常会采购高性能计算机作为云主机，以增强自身云游戏服务的竞争力。对于一部分玩家来说，会选择通过云游戏服务体验上述的大型3D游戏，此时高性能的云主机正好符合其需求；而对于另一部分玩家，他们想玩的游戏并不需要太高的计算机性能，或者只对CPU、GPU其中一个硬件有较高要求，使用云主机为这部分用户单独提供服务时，性能仍有冗余。

针对性能冗余的情况，可以采取在单台云主机上运行多个用户游戏的方法，使多用户共享硬件资源，充分发挥云主机的全部性能。但是在传统的云游戏应用场景中，此方案并不可行，原因是：目前的云游戏应用场景中，云主机上会通过虚拟显示器驱动创建一个虚拟的显示器，此时云主机的显卡会将所有画面输出到此显示器上，视频串流程序能够抓取显卡向该显示器输出的内容传输给用户，在此场景下，用户能够看到显示器上的全部画面。若多个用户同时使用同一台云主机玩游戏时，用户会看到云主机上运行的所有游戏，且不同的游戏窗口会出现互相遮挡的情况，无法做到独享式的体验。

综上所述，目前的云游戏应用存在如下问题：云主机性能普遍较高，若要充分发挥云主机性能，可以使用一台云主机为多个用户提供云游戏服务，但这样会因为多个用户的窗口无法隔离而无法保证正常的云游戏体验。

发明内容

鉴于上述，本发明提出了一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法及系统，通过该方法及系统，可以使多个用户在使用同一台云主机时，只看到属于自己的画面内容，获得独享式的云游戏体验。

一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法，具体地：在云主机上事先通过虚拟显示器驱动创建出多个虚拟显示器，当客户端连接云主机时，自动为其分配一个专属的虚拟显示器，并抓取该显示器上的画面内容传输给对应的客户端，使得用户能够看到自己专属的游戏画面。

进一步地，客户端被分配到专属的虚拟显示器后，当用户在客户端打开新的游戏窗口时，将该窗口移动到其专属的虚拟显示器上。

进一步地，所述云主机上维护有一张显示器列表，该列表记录了云主机上所有虚拟显示器的相关信息，包括ID、显示区域、工作区域、是否为主显示器、是否被分配等。

进一步地，当某一虚拟显示器被分配给客户端后，则在显示器列表中将该显示器打上已分配的标记。

进一步地，定时检测客户端的游戏窗口是否在其专属虚拟显示器的显示区域内，若不在，则将窗口移动到该区域内。

一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理系统，包括云游戏平台、云主机集群以及客户端；当用户通过客户端在云游戏平台选择一款游戏时，所述云游戏平台用于从云主机集群中为其选取一台可以提供游戏服务的云主机，通知该云主机准备提供服务；

所述云主机包含窗口管理模块和视频串流模块，其中：

所述窗口管理模块收到云平台的通知后，会遍历云主机的显示器列表，从中选取一台非主显示器标记且未被分配的虚拟显示器分配给用户，并将其打上已分配标记，进而将该显示器的ID通知给视频串流模块；

所述视频串流模块收到显示器ID后，通过Windows提供的DXGI(DirectX GraphicsInfrastructure)抓屏接口进行抓屏，根据指定的显示器ID，DXGI将对应显示器的画面传输给客户端。

进一步地，所述窗口管理模块初始化时，会通过微软提供的IDXGIAdapter::EnumOutputs接口枚举云主机上的所有虚拟显示器，记录各个虚拟显示器的ID、显示区域、工作区域、是否为主显示器、是否被分配等信息至显示器列表中。

进一步地，所述窗口管理模块为每个客户端创建一个单独的JobObject(作业对象)，然后通过CreateProcess打开用户选择的游戏，并把游戏进程附加到JobObject上；所述JobObject是Windows提供的批量管理一组进程的方式，通过这种方式，由附加在JobObject上的进程创建出的子进程也会自动附加到JobObject上，窗口管理模块通过操作每个客户端的JobObject，可批量管理属于客户端的所有进程。

进一步地，所述窗口管理模块会通过JobObject中记录的进程ID，枚举出属于这些进程的窗口，这些窗口就是此JobObject对应客户端的所有窗口，且这些窗口会被记录在客户端对应的JobObjcet中；窗口管理模块每隔一段时间就会进行一次这样的枚举，并和JobObject中记录的上一次枚举的结果进行比较，多出的部分就是这段时间内新创建的窗口，这些新创建窗口的位置可能不在客户端的虚拟显示器上，需要单独进行处理。

进一步地，对于新创建的窗口，窗口管理模块会获取此窗口的坐标，以判断此窗口显示在哪个虚拟显示器上，如果位于当前用户的虚拟显示器上，则跳过后续的操作；如位于其它某个虚拟显示器上，则计算当前用户的虚拟显示器与该虚拟显示器的坐标差值，然后通过SetWindowPlacement将新创建的窗口坐标加上差值进行修正。

基于上述技术方案，利用本发明提供的窗口管理方法在云游戏单主机多用户环境下，具有以下优点：

1.本发明通过独占显示器的方式，隔离了各个用户的窗口。

2.本发明通过只串流单个显示器的方式，保证用户只看到属于自己的画面。

3.本发明通过JobObject管理用户的进程组，通过进程组判断窗口的归属，保证每个用户所玩游戏的各个子窗口可以被正确的划分。

附图说明

图1为本发明窗口管理方法的流程示意图。

图2为本发明窗口管理系统的组成架构示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法，具体地：即在云主机上事先通过虚拟显示器驱动虚拟出多个显示器，用户连接到该云主机时，会被分配一个专属显示器，视频串流程序仅抓取该显示器上的内容传输给用户；在用户打开新的窗口时，窗口管理程序将该窗口移动到用户专属的显示器上。

窗口管理程序初始化时，会通过微软提供的IDXGIAdapter::EnumOutputs接口枚举云主机上的显示器，记录各个显示器的ID、显示区域、是否是主显示器、是否被分配给用户等信息。用户连接到该主机时，窗口管理程序会从没被分配的显示器中选择一个分配给用户，并为该显示器打上已分配的标记。视频串流程序会根据分配给用户的显示器ID，调用DXGI接口抓取该显示器的画面传输给用户。窗口管理程序会定时检测用户的窗口是否在其显示器的显示区域内，若不在，则将窗口移动到该区域内。

JobObject是Windows提供的一种管理进程的方式，它允许一组进程被当作一个单元进行管理。当用户连接到该云主机时，窗口管理程序会为每个用户创建一个JobObject，程序通过CreateProcess打开用户想玩的游戏进程后，会将该进程绑定到JobObject中，这样，此进程创建的各个子进程都会自动添加到JobObject中。窗口管理程序会通过JobObject枚举用户打开的所有窗口并进行管理。

窗口管理程序会定时通过JobObject中记录的进程ID枚举每个用户的窗口，将枚举结果与上一次的结果进行比较，识别出新创建的窗口和已销毁的窗口。对于新创建的窗口，通过获取其坐标，判断是否在用户的显示器显示范围内，如果不在，会调用SetWindowPlacement将窗口移动到目标显示器中。

如图2所示，本发明云游戏单主机多用户环境下的窗口管理系统，包括云游戏平台、云主机集群以及客户端，每台云主机包含有窗口管理模块和视频串流模块，在云主机上事先通过虚拟显示器驱动创建多个虚拟显示器，本实施方式以创建了5个虚拟显示器为例，其中就会包含1个主显示器和4个副显示器，因为串流给用户的显示器均为副显示器，所以该主机最多可为4个用户提供云游戏服务。

云主机上的窗口管理程序会进行初始化工作，程序会通过Windows提供的IDXGIAdapter::EnumOutputs接口枚举云主机上的显示器，将每个被枚举到的显示器的ID、显示区域、工作区域、是否是主显示器、是否被分配给用户等信息记录到显示器列表中。

用户在云游戏平台上选择一款游戏，云游戏平台会找到一台可以提供服务的云主机，通知云主机上的程序准备提供服务。

云主机的窗口管理程序收到云平台的通知后，会遍历云主机的显示器列表，找到一台没有主显示器标记且未被分配的显示器分配给用户。程序首先会设置已分配标记，并将该显示器的ID通知给视频串流程序。

云主机的视频串流程序收到显示器的ID后，通过Windows提供的DXGI抓屏接口进行抓屏，通过指定显示器ID，DXGI可以只把某个显示器的画面传输给用户。

云主机的窗口管理程序为用户创建一个单独的JobObject，然后通过CreateProcess打开用户选择的游戏，并把游戏进程附加到JobObject上。JobObject称为作业对象，是Windows提供的批量管理一组进程的方式，通过这种方式，由附加在JobObject上的进程创建出的子进程也会自动附加到JobObject上；窗口管理程序通过操作每个用户的JobObject，可以批量管理属于该用户的所有进程。

窗口管理程序会通过JobObject中记录的进程ID，枚举出属于这些进程的窗口，这些窗口就是此JobObject对应用户的所有窗口，这些窗口会被记录在用户的JobObjcet中。窗口管理程序每隔一段时间就会进行一次这样的枚举，并和JobObject中记录的上一次枚举的结果进行比较，多出的部分就是这段时间内新创建的窗口，这些新创建窗口的位置可能不在用户的显示器上，需要单独进行处理。

对于新创建的窗口，窗口管理程序会获取此窗口的坐标，以判断此窗口显示在哪个显示器上，如果位于用户的显示器上，则跳过后续的操作，如位于其它显示器上，则计算用户的显示器与该显示器坐标的差值，然后通过SetWindowPlacement将窗口坐标加上差值进行修正。

在Windows中，通常是以主显示器左上角作为坐标原点，即主显示器左上角位置的坐标是(0，0)，第二个显示器左上角的坐标是(800，0)，以此类推。假如云主机上有5个800×600的虚拟显示器，则新创建的窗口可能出现的坐标范围是4000×600，若一个窗口左上角的坐标为(200，200)，可以判断出这个窗口显示在第一个显示器上，若要将该窗口移动到第三个显示器上，程序会将窗口的横坐标加上两个显示器之间的差值1600后通过SetWindowPlacement进行修改，即修改后的坐标为(1800，200)，这样可以保证窗口在第三个显示器上依旧保持相对位置不变。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理方法，其特征在于：在云主机上事先通过虚拟显示器驱动创建出多个虚拟显示器，当客户端连接云主机时，自动为其分配一个专属的虚拟显示器，并抓取该显示器上的画面内容传输给对应的客户端，使得用户能够看到自己专属的游戏画面；

客户端被分配到专属的虚拟显示器后，当用户在客户端打开新的游戏窗口时，将该窗口移动到其专属的虚拟显示器上；

当某一虚拟显示器被分配给客户端后，则在显示器列表中将该显示器打上已分配的标记；

定时检测客户端的游戏窗口是否在其专属虚拟显示器的显示区域内，若不在，则将窗口移动到该区域内；

所述云主机上维护有一张显示器列表，该列表记录了云主机上所有虚拟显示器的相关信息，包括ID、显示区域、工作区域、是否为主显示器、是否被分配。

2.一种云游戏单主机多用户环境下的窗口管理系统，包括云游戏平台、云主机集群以及客户端；当用户通过客户端在云游戏平台选择一款游戏时，所述云游戏平台用于从云主机集群中为其选取一台可以提供游戏服务的云主机，通知该云主机准备提供服务；其特征在于：

所述云主机包含窗口管理模块和视频串流模块，其中：

所述窗口管理模块收到云平台的通知后，会遍历云主机的显示器列表，从中选取一台非主显示器标记且未被分配的虚拟显示器分配给用户，并将其打上已分配标记，进而将该显示器的ID通知给视频串流模块；

所述视频串流模块收到显示器ID后，通过Windows提供的DXGI抓屏接口进行抓屏，根据指定的显示器ID，DXGI将对应显示器的画面传输给客户端；

所述窗口管理模块初始化时，会通过微软提供的IDXGIAdapter::EnumOutputs接口枚举云主机上的所有虚拟显示器，记录各个虚拟显示器的ID、显示区域、工作区域、是否为主显示器、是否被分配的信息至显示器列表中；

所述窗口管理模块为每个客户端创建一个单独的JobObject，然后通过CreateProcess打开用户选择的游戏，并把游戏进程附加到JobObject上；所述JobObject是Windows提供的批量管理一组进程的方式，通过这种方式，由附加在JobObject上的进程创建出的子进程也会自动附加到JobObject上，窗口管理模块通过操作每个客户端的JobObject，可批量管理属于客户端的所有进程；

所述窗口管理模块会通过JobObject中记录的进程ID，枚举出属于这些进程的窗口，这些窗口就是此JobObject对应客户端的所有窗口，且这些窗口会被记录在客户端对应的JobObjcet中；窗口管理模块每隔一段时间就会进行一次这样的枚举，并和JobObject中记录的上一次枚举的结果进行比较，多出的部分就是这段时间内新创建的窗口，这些新创建窗口的位置可能不在客户端的虚拟显示器上，需要单独进行处理；

对于新创建的窗口，窗口管理模块会获取此窗口的坐标，以判断此窗口显示在哪个虚拟显示器上，如果位于当前用户的虚拟显示器上，则跳过后续的操作；如位于其它某个虚拟显示器上，则计算当前用户的虚拟显示器与该虚拟显示器的坐标差值，然后通过SetWindowPlacement将新创建的窗口坐标加上差值进行修正。