CN112399253A - 降低usb bulk图像设备重定向流量的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法及系统，涉及桌面虚拟化技术领域，该方法包括桌面虚拟化终端通过USB内核底层驱动识别出为图像采集的USB外设；向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求；图像采集USB外设发送BULK图像数据块至桌面虚拟化终端；桌面虚拟化终端接收BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理后，将得到的BULK图像帧数据依次发送至QEMU服务端；QEMU服务端依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，并将缓存帧序列化成与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块，依次发送至虚拟桌面应用。本发明能够大幅降低网络流量带宽，降低传输时间。

Description

降低USB BULK图像设备重定向流量的方法及系统
技术领域
本发明涉及桌面虚拟化技术领域，具体涉及一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法及系统。
背景技术
当前，国内的桌面云厂商一般采用QEMU(虚拟操作系统模拟器)作为基础的解决方案，该方案在端口重定向具有BULK(批量数据块)传输接口的图像采集USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)外设时，这种USB外设都是把每帧图像数据拆分成多个BULK进行传输，现有方案没有对这些BULK数据块进行内容识别，为了保证数据的可靠性要么直接依次透传，要么依次采用LZ4无损压缩这些BULK图像数据块(压缩率通常不到30％)再传输，从而导致网络传输占用带宽非常高，且极易导致网络时延敏感问题，并影响图像采集应用软件的流畅度。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法及系统，能够大幅降低网络流量带宽，降低传输时间。
为达到以上目的，本发明提供一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，包括以下步骤：
基于QEMU服务端和桌面虚拟化终端，桌面虚拟化终端通过USB内核底层驱动识别出为图像采集的USB外设；
虚拟桌面应用向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求；
图像采集USB外设发送BULK图像数据块至桌面虚拟化终端；
桌面虚拟化终端接收BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理后，将得到的BULK图像帧数据依次发送至QEMU服务端；
QEMU服务端依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，并将缓存帧序列化成与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块，依次发送至虚拟桌面应用。
在上述技术方案的基础上，所述桌面虚拟化终端接收BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理，具体包括：
桌面虚拟化终端对接收的BULK图像数据块中的每帧图像数据依次进行序列化组帧、缓存处理、编码压缩和编码压缩后图像帧数据的重新序列化处理。
在上述技术方案的基础上，所述编码压缩为基于当前帧图像的分辨率预设编码参数，进行h264编码或mjpeg编码。
在上述技术方案的基础上，所述QEMU服务端依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，具体包括：
QEMU服务端对桌面虚拟化终端处理后的BULK图像帧数据依次进行序列化组帧、解码视频帧和解码后视频帧图像数据的重新BULK序列化处理，最后缓存至缓存队列。
在上述技术方案的基础上，所述桌面虚拟化终端还用于对发送给图像采集USB外设的BULK图像数据请求进行序列化处理，然后将序列化处理后的BULK图像数据请求发送给图像采集USB外设。
在上述技术方案的基础上，当图像采集USB外设接收到虚拟桌面应用发送的停止传输请求时，所述桌面虚拟化终端对于虚拟桌面应用发送的停止传输请求，增加停止传输请求与BULK图像数据请求间的衔接处理逻辑。
本发明提供的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的系统，包括：
虚拟桌面应用，其用于向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求以使图像采集USB向桌面虚拟化终端发送BULK图像数据块；
桌面虚拟化终端，其用于通过USB内核底层驱动识别出为图像采集的USB外设，以及接收图像采集USB外设发送的BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理后，将得到的BULK图像帧数据依次发出；
QEMU服务端，其用于接收桌面虚拟化终端处理后得到的BULK图像帧数据，并依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，并将缓存帧序列化成与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块，依次发送至虚拟桌面应用。
在上述技术方案的基础上，所述桌面虚拟化终端还用于对虚拟桌面应用发送给图像采集USB外设的BULK图像数据请求进行序列化处理，然后将序列化处理后的BULK图像数据请求发送给图像采集USB外设。
在上述技术方案的基础上，所述虚拟桌面应用还用于向图像采集USB外设发送停止传输请求，所述桌面虚拟化终端对于虚拟桌面应用发送的停止传输请求，增加停止传输请求与BULK图像数据请求间的衔接处理逻辑。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过虚拟桌面应用向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求，使得图像采集USB外设向桌面虚拟化终端发送BULK图像数据块，桌面虚拟化终端完成对接收到的BULK图像数据块的重组编码相关处理，QEMU服务端完成对接收到的重组编码相关处理后的数据的解码缓存处理，在BULK图像数据的重定向传输过程中，使得USB BULK图像设备能够消耗较低数据流量重定向桌面虚拟化应用，根据分辨率大小对每次传输的图像帧进行编码压缩后再进行传输，大幅降低网络流量带宽，降低传输时间，提高网络数据的传输效率，并保证数据流的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种降低USB BULK图像设备重定向流量的系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，桌面虚拟化终端完成对接收到的BULK图像数据块的重组编码处理，QEMU服务端完成对接收到的重组编码处理后的数据的解码缓存处理，使得USB BULK图像设备能够消耗较低数据流量重定向桌面虚拟化应用，根据分辨率大小对每次传输的图像帧进行编码压缩后再进行传输，大幅降低网络流量带宽，提高网络数据的传输效率，并保证数据流的稳定性。本发明实施例相应地还提供了一种降低USB BULK图像设备重定向流量的系统。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1所示，本发明实施例提供的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，具体包括以下步骤：
S1：基于QEMU服务端和桌面虚拟化终端，桌面虚拟化终端通过USB内核底层驱动识别出为图像采集的USB外设。即先进行是否为图像采集USB外设的识别。
S2：虚拟桌面应用向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求。本发明实施例中，图像采集USB外设为具有BULK传输接口的外设。
BULK图像数据请求包括控制请求和具体数据请求。虚拟桌面应用向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求，使得图像采集USB外设向桌面虚拟化终端发送BULK图像数据块。
S3：图像采集USB外设发送BULK图像数据块至桌面虚拟化终端；
S4：桌面虚拟化终端接收BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理后，将得到的BULK图像帧数据依次发送至QEMU服务端。
本发明实施例中，桌面虚拟化终端接收BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理，具体包括：桌面虚拟化终端对接收的BULK图像数据块中的每帧图像数据依次进行序列化组帧、缓存处理、编码压缩和编码压缩后图像帧数据的重新序列化处理。编码压缩为基于当前帧图像的分辨率预设编码参数，进行h264编码或mjpeg编码，进一步的，可以根据当前网络情况和当前帧图像的分辨率预设编码参数，进行h264编码或mjpeg编码，从而有效保证图像画质。
桌面虚拟化终端还用于对发送给图像采集USB外设的BULK图像数据请求进行序列化处理，然后将序列化处理后的BULK图像数据请求发送给图像采集USB外设。序列化处理机制优化衔接QEMU服务端的控制请求。
S5：QEMU服务端依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，并将缓存帧序列化成与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块，依次发送至虚拟桌面应用。
本发明实施例中，QEMU服务端依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，具体包括：QEMU服务端对桌面虚拟化终端处理后的BULK图像帧数据依次进行序列化组帧、解码视频帧和解码后视频帧图像数据的重新BULK序列化处理，最后缓存至缓存队列。
QEMU服务端在收到虚拟桌面应用发送的BULK图像数据请求后，从缓存队列中取出与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块进行序列传输。
进一步的，当图像采集USB外设接收到虚拟桌面应用发送的停止传输请求时，桌面虚拟化终端对于虚拟桌面应用发送的停止传输请求，增加停止传输请求与BULK图像数据请求间的衔接处理逻辑。虚拟桌面应用向BULK传输接口的图像采集USB外设发送停止传输请求，桌面虚拟化终端在处理停止传输请求实现了与BULK图像数据请求的衔接处理，BULK传输接口的图像采集USB外设终止数据传输。
即本发明实施例的降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，适应于具有BULK传输接口的图像采集USB外设在桌面虚拟化端口重定向过程，图像采集USB外设接收到虚拟桌面应用通过QEMU服务端发起的BULK图像数据请求后，开始进行BULK图像数据块传输，桌面虚拟化终端对接收到的BULK图像数据块进行重组编码相关处理，QEMU服务端对重组编码数据帧进行解码缓存处理，每次编码处理都是一帧完整图像帧，直到虚拟桌面应用终止BULK图像数据传输，使得在BULK图像数据的重定向传输过程中，大幅降低网络流量带宽，提高了网络数据的传输效率，同时图像采集的清晰度与流畅度不受影响。
本发明针对的是BULK传输接口的图像采集USB外设在虚拟桌面桌面端口重定向中，每帧数据大小由虚拟化桌面应用设置的分辨率大小确定的情况。为了大幅度降低重定向流量，降低传输时间，采取了根据分辨率大小对每次传输的图像帧进行编码压缩后再进行传输，且采用了缓存预处理机制，对BULK图像块的序列化优化衔接，保证数据流的稳定性和时效性。以下结合具体实例对本发明实施例的降低USB BULK图像设备重定向流量的方法进行具体说明。
在固定的分辨率下，BULK每帧YUV(一种颜色编码方法)图像数据都是恒定大小(设为L)，当每秒帧率为25帧，则每秒传输的总数据量为D1＝L*25。采用h264编码，预设每25帧一个关键帧，其余都是补偿帧，关键帧的编码压缩比为0.05左右，补偿帧的编码压缩比0.002左右，h264编码后每秒传输的总数据量为D2＝(0.05+0.002*24)*L＝0.098*L，0.098*L远远小于25*L，即大幅度降低了数据流量，降低了网络传输时间。
本发明实施例的降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，通过虚拟桌面应用向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求，使得图像采集USB外设向桌面虚拟化终端发送BULK图像数据块，桌面虚拟化终端完成对接收到的BULK图像数据块的重组编码相关处理，QEMU服务端完成对接收到的重组编码相关处理后的数据的解码缓存处理，在BULK图像数据的重定向传输过程中，使得USB BULK图像设备能够消耗较低数据流量重定向桌面虚拟化应用，根据分辨率大小对每次传输的图像帧进行编码压缩后再进行传输，大幅降低网络流量带宽，降低传输时间，提高网络数据的传输效率，并保证数据流的稳定性。
参见图2所示，本发明实施例提供的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的系统，包括虚拟桌面应用、桌面虚拟化终端和QEMU服务端。
虚拟桌面应用用于向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求以使图像采集USB向桌面虚拟化终端发送BULK图像数据块；桌面虚拟化终端用于通过USB内核底层驱动识别出为图像采集的USB外设，以及接收图像采集USB外设发送的BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理后，将得到的BULK图像帧数据依次发出；QEMU服务端用于接收桌面虚拟化终端处理后得到的BULK图像帧数据，并依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，并将缓存帧序列化成与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块，依次发送至虚拟桌面应用。
本发明实施例中，桌面虚拟化终端和QEMU服务端基于以太网通信连接。桌面虚拟化终端还用于对虚拟桌面应用发送给图像采集USB外设的BULK图像数据请求进行序列化处理，然后将序列化处理后的BULK图像数据请求发送给图像采集USB外设。虚拟桌面应用还用于向图像采集USB外设发送停止传输请求，当图像采集USB外设接收到虚拟桌面应用发送的停止传输请求时，图像采集USB外设停止向桌面虚拟化终端发送BULK图像数据。桌面虚拟化终端对于虚拟桌面应用发送的停止传输请求，增加停止传输请求与BULK图像数据请求间的衔接处理逻辑，实现优化后的传输稳定性。
本发明实施例的降低USB BULK图像设备重定向流量的系统，针对具有BULK传输接口的图像采集USB外设在虚拟桌面桌面端口重定向中，每帧数据大小由虚拟化桌面应用设置的分辨率大小确定的情况，为了大幅度降低重定向流量，降低传输时间，采取了根据分辨率大小对每次传输的图像帧进行编码压缩后再进行传输，同时在桌面虚拟化终端以及QEMU服务端对BULK图像数据请求进行重新序列化优化衔接，保证数据流的稳定性。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

Claims (9)

1.一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于QEMU服务端和桌面虚拟化终端，桌面虚拟化终端通过USB内核底层驱动识别出为图像采集的USB外设；
虚拟桌面应用向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求；
图像采集USB外设发送BULK图像数据块至桌面虚拟化终端；
桌面虚拟化终端接收BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理后，将得到的BULK图像帧数据依次发送至QEMU服务端；
QEMU服务端依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，并将缓存帧序列化成与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块，依次发送至虚拟桌面应用。
2.如权利要求1所述的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，其特征在于，所述桌面虚拟化终端接收BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理，具体包括：
桌面虚拟化终端对接收的BULK图像数据块中的每帧图像数据依次进行序列化组帧、缓存处理、编码压缩和编码压缩后图像帧数据的重新序列化处理。
3.如权利要求2所述的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，其特征在于：所述编码压缩为基于当前帧图像的分辨率预设编码参数，进行h264编码或mjpeg编码。
4.如权利要求1所述的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，其特征在于，所述QEMU服务端依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，具体包括：
QEMU服务端对桌面虚拟化终端处理后的BULK图像帧数据依次进行序列化组帧、解码视频帧和解码后视频帧图像数据的重新BULK序列化处理，最后缓存至缓存队列。
5.如权利要求1所述的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，其特征在于：所述桌面虚拟化终端还用于对发送给图像采集USB外设的BULK图像数据请求进行序列化处理，然后将序列化处理后的BULK图像数据请求发送给图像采集USB外设。
6.如权利要求1所述的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的方法，其特征在于：当图像采集USB外设接收到虚拟桌面应用发送的停止传输请求时，所述桌面虚拟化终端对于虚拟桌面应用发送的停止传输请求，增加停止传输请求与BULK图像数据请求间的衔接处理逻辑。
7.一种降低USB BULK图像设备重定向流量的系统，其特征在于，包括：
虚拟桌面应用，其用于向图像采集USB外设发送BULK图像数据请求以使图像采集USB向桌面虚拟化终端发送BULK图像数据块；
桌面虚拟化终端，其用于通过USB内核底层驱动识别出为图像采集的USB外设，以及接收图像采集USB外设发送的BULK图像数据块，并对接收的BULK图像数据块进行组帧、帧缓存和重组编码处理后，将得到的BULK图像帧数据依次发出；
QEMU服务端，其用于接收桌面虚拟化终端处理后得到的BULK图像帧数据，并依次对BULK图像帧数据进行解码并缓存处理，并将缓存帧序列化成与BULK图像数据请求对应的BULK图像数据块，依次发送至虚拟桌面应用。
8.如权利要求7所述的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的系统，其特征在于：所述桌面虚拟化终端还用于对虚拟桌面应用发送给图像采集USB外设的BULK图像数据请求进行序列化处理，然后将序列化处理后的BULK图像数据请求发送给图像采集USB外设。
9.如权利要求7所述的一种降低USB BULK图像设备重定向流量的系统，其特征在于：所述虚拟桌面应用还用于向图像采集USB外设发送停止传输请求，所述桌面虚拟化终端对于虚拟桌面应用发送的停止传输请求，增加停止传输请求与BULK图像数据请求间的衔接处理逻辑。
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