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1、华中科技大学 硕士学位论文 虚拟工作平台中的图形传输机制研究 姓名：熊贤杰 申请学位级别：硕士 专业：计算机系统结构 指导教师：金海 20080602 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 现有的访问异构平台下应用程序的方法一般是通过远程桌面工具登录到远程主 机执行服务器的应用程序。但是，这种方法存在很多不便，例如，用户不得不在陌生 的服务器环境下进行操作。此外，现有的远程登录软件中使用的图形传输方案大部分 基于单一操作系统，而且其传输的是整个桌面的图像，不具备以窗口为图像传输单位 的能力。 针对以上问题，虚拟工作平台中的图形
2、传输机制采用一种简单的、类似本地应用 程序的方法操作远程应用程序，操作过程中传输的是应用程序窗口而不是整个桌面。 基于该机制实现的图形传输系统（VirtualDesk）是虚拟工作平台的重要研究内容，包 括服务器端和客户端两个部分。服务器端监视窗口的更新区域，将更新后的窗口图像 写入缓冲区，并将更新区域发送给客户端，同时接收客户端传送的输入事件并重新生 成输入事件。客户端接受不同服务器传输的应用程序界面，并集成显示在客户端虚拟 桌面中。VirtualDesk 系统使用一个改进的远程帧缓冲协议(RFB)来传输窗口图形，在 RFB 协议中添加了重新设置窗口和改变窗口大小的支持， 从而使客户端不仅可以
3、显示 窗口图像，而且能够对窗口进行操作。为了提高性能，VirtualDesk 系统在实际传输窗 口图形之前，首先比较自上次更新以来窗口图像的变化，不发送未发生变化的图像， 以减少无效的图像传输；在 Windows 中，采用钩子技术跟踪窗口更新区域，从而缩小 更新范围。 VirtualDesk 系统的客户端采用 Java 编写， 服务器端采用 C+分别编写了 Windows 和 Linux 两个版本。系统测试与结果分析表明，VirtualDesk 系统完整的实现了基于异 构平台的窗口图像传输和事件传输功能；系统的延时小于 100ms，带宽小于 100kbps， CPU 消耗低于 5%，内存消耗低
4、于 20MB。 关键字：关键字：远程登录，异构平台，窗口图像传输，远程帧缓冲协议 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract The usual way of visiting applications on the heterogeneous platform is using remote desktop software to access the remote host and execute remote applications. But there are several inconveniences in
5、 the remote desktop software. Customers have to work under a completely unacquainted environment on the server. VirtualDesk system offers an easy way to access the remote applications just like accessing local application, and customers need not to worry about unfamiliar desktop environment. The Vir
6、tualDesk system accesses the remote application by transferring window image from server to client. An efficient scheme to grab and transferring the pixel map of the window is required by VirtualDesk. Most remote desktop software transfers the desktop image as a whole, and could not clip the image t
7、o window rectangle, which is not suitable for VirtualDesk. Because of the problems above, we develop a window image transferring scheme to support the VirtualDesk system. It works fine with heterogeneous machines, and it transfers the user input event as well to enable the client to control remote a
8、pplications. VirtualDesk monitors the repaint region of windows on server side, and writes the refreshed window image to the frame buffer. VirtualDesk then sends the image in frame buffer to client. The server also receives the user inputs from client and generates input events on server side. Virtu
9、alDesk supports two operating systems: Windows and Linux. On Windows, VirtualDesk grabs window image by GDI interface, and monitors window events by Hook technology. On Linux, VirtualDesk makes use of Xlib interface to control the window, uses SHM extension to grab the window image and uses the XTes
10、t extension to generate input event. The VirtualDesk system applies a modified remote frame buffer protocol (RFB) to codec window image, and defines the logic to maintain session between VirtualDesk client and server. We add some new types of message into the standard RFB protocol to support more co
11、ntrol of windows. “SETWINDOW” message is added to support changing the controlled application window, and “RESIZEWINDOW” message is added to change the size of the window. We also applied some technology to improve the performance of the system, and minimize the network overload. We compare the new
12、frame buffer to the buffer sent to client last time to find the region which has actually changed. VirtualDesk sends the image which has actual changed but not the window system tells it has been changed. 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III The client of VirtualDesk is programmed in j
13、ava, and the server of the system is programmed in C+, which has two versions, a Windows version and a Linux version. We have tested the system and the results show that VirtualDesk has completely realized the function of transfer window image and user input events. The average delay of the system i
14、s less that 100ms, and the average bandwidth is less than 100kbps. The average CPU utilization is less that 5%, and the memory consume is less that 20MB. Key words: remote control, heterogeneous platform, image transfer, remote framebuffer 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经
15、标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承 担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和 借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保
16、密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论 本章首先提出了桌面虚拟化技术的优点，指出现有的桌面解决方案的不足，提出 了虚拟工作平台的设计思路，接着介绍了现在桌面虚拟化的研究现状和主要成果，并 与虚拟工作平台中的 VirtualDesk 系统进行了对比， 最后说明本课题的背景、 目标及研 究内容，描述了文章的框架结构。 1.1 问题提出 近年来，计算机技术发展迅速，个人电脑也逐渐普及，但是个人计算机并不像看 起来那样好用。它的缺点表现在如下几个方面：首先在一台裸机上重建一个工作环境 是一件费力费时的事情；其次建立工作环境之后，在使用过程中，频繁的操作系统升 级，软件安装，和杀毒工作让人疲惫不堪；最后，尽管有容错机制，潜在的系统崩溃 所带来的数据丢失也是用户无法承受的。 桌面虚拟化技术1通过集中
