Решение рабочих мест Huawei FusionCloud предоставляет приложения виртуальных рабочих мест на основе облачной платформы Huawei FusionSphere. Развёртывая программное обеспечение облака рабочих мест Huawei FusuionAccess в FusionSphere, пользователи могут осуществлять кросс-платформенный доступ из тонких клиентов (TC, thin clients).

Рисунок 1-1 показывает общую архитектуру решения рабочих мест Huawei FusionCloud.

Рисунок 1-1 Общая архитектура решения рабочих мест Huawei FusionCloud

FusionSphere виртуализирует аппаратные ресурсы и централизованно управляет виртуальными ресурсами, ресурсами служб и ресурсами пользователей. FusionSphere также предоставляет единый интерфейс обслуживания, а также интерфейс работы и сопровождения (O&M, operation and maintenance) для поддержки приложений верхнего уровня.

FusionCompute

FusionCompute предоставляет службы виртуализации и облачную инфраструктуру. Возможности виртуализации включают в себя ресурсы виртуальных вычислений, ресурсы хранения и сетевые ресурсы, а также ресурсы расписаний.
FusionManager

FusionManager предоставляет функции управления облаком, включая управление аппаратными ресурсами, виртуальными ресурсами и службами облачной инфраструктуры.
FusionAccess

FusionAccess применяет высокоэффективный протокол взаимодействия с удалёнными рабочими местами предоставляя пользователям удалённый доступ к виртуальным рабочим местам в облачной платформе из тонких клиентов (TC). Рабочие места эффективно доставляются на удалённые мониторы и периферийные устройства, подключённые к терминалам соответствующим виртуальным рабочим местам (настольным системам) на основе политик, которые предоставляют пользователям удобную практику применения виртуальных рабочих мест.

FusionAccess управляет соответствием между пользователями и виртуальными рабочими местами. Также FusionAccess предоставляет безопасный доступ и функции O&M, что является преимуществом рабочих мест Huawei FusionCloud.

Обладая мощной инфраструктурой ИТ Huawei с возможностями R&D, решение рабочих мест Huawei FusionCloud предоставляет единый ответ (всё-в-одном) лежащих в основе аппаратных средств (включающих в себя серверы, системы хранения и коммутаторы) для программного обеспечения верхнего уровня (включающего FusionSphere и FusionAccess).

Логическая архитектура FusionAccess

Рисунок 1-2 показывает логическую архитектуру FusionAccess.

Рисунок 1-2 Логическая архитектура FusionAccess


Подсистема	Компонента	Функция
`Подсистема управления рабочими местами`	`HDC`, Huawei desktop controller	`HDC` является основной компонентой виртуализации рабочих мест, ответственной за хранение взаимосвязей между виртуальными рабочими местами (имена домена) и пользователями (учётные записи домена) и синхронизацию состояний соединений и выполнения виртуальных рабочих мест. В процессе доступа к рабочему месту, `HDC` предоставляет для терминалов информацию о доступе к виртуальной машине (ВМ).
	`License`	Сервер лицензий определяет достаточно ли пользовательских лицензий авторизации при доступе пользователя к ВМ с применением протокола `HDP` (Huawei Desktop Protocol).
	`ITA`	`ITA` предоставляет следующий функционал: Интерфейс управления рабочими местами FusionCloud Управление жизненным циклом ВМ, регулирование питанием, управление назначением пользовательских рабочих мест, а также управление политиками протокола Функции O&M включая настройку, мониторинг, сбор статистики, выдачу предупреждений, а также управление учётной записью администратора
	`Gauss DB`	`Gauss DB` является базой данных разрабатываемой Huawei, которая применяется для хранения информации о ВМ. {Прим. пер.: проприетарная ветвь PostgreSQL.}
`Подсистема протокола рабочего места`	`Access Agent`	`Access Agent` является комплектом протокола рабочего места, выполняемым в ВМ и применяемым для соединения TC или клиентского ПО (SC, software of client) с виртуальными рабочими местами, передающими рабочие места, отвечающими на запросы клавиатур или устройств манипуляторов (типа "мышь"), а также осуществляющими аудио ввод и вывод и информацию USB устройств.
`Подсистема протокола рабочего места`	`Access Client`	`Access Client` является установленным на TC клиентом `HDP`, который применяется для доступа к удалённому рабочему месту.
`Подсистема управления доступом`	`vLB`/ `vAG` (Virtual load balancing/ Virtual access gateway)	`vLB` предоставляет при помощи программного обеспечения функции балансировки нагрузки, а `vAG` производит функции шлюза доступа посредством программного обеспечения. `vLB` и `vAG` развёртываются в одной и той же ВМ. `vLB` и `vAG` могут применяться независимо, так как они не зависят друг от друга и физически, и логически. `vLB` выполняет балансировку нагрузки для веб- доступа, а `vAG` выступает в роли агента шлюза доступа к рабочим местам для изоляции внутренней сети от внешней.
	`WI` (Web Interface)	`WI` предоставляет пользователям страницу регистрации и реализует `SSO` (single sign-on, единую подпись).
	`SVN` (Secure Sockets Layer virtual private network )	`SVN` предоставляет функциональность балансировки нагрузки и шлюза доступа с применением аппаратных средств. На одной и той же ВМ разворачиваются два функционала, которые совместно применяют платформу аппаратных и программных средств. Два функционала могут применяться независимо, так как они не зависят друг от друга логически. Функционал балансировки нагрузки выполняет балансировку веб- доступа, а функционал шлюза применяется для предоставления агента шлюза доступа к рабочим местам для изоляции внутренней и внешней сетевых сред.
`Подсистема терминала`	`TC`	Терминал доступа к виртуальному рабочему месту.
`Подсистема терминала`	`TCM` (Thin client manager)	Система управления тонкими клиентами.
`Компонента ИТ инфраструктуры`	`AD` (Active directory )	`AD` применяется для аутентификации пользователей.
	`DHCP` (Dynamic Host Configuration Protocol)	`DHCP` применяется для назначения IP адресов виртуальным рабочим местам.
	`DNS` (Domain name server)	`DNS` реализует двустороннюю трансляцию между IP адресами и именами в домене.

Общеупотребимые протоколы рабочих мест

ICA/HDX

Citrix ICA (Independent Computing Architecture) является одим из наиболее популярных протоколов виртуальных рабочих мест. Помимо комплексной функциональности, ICA поддерживает широкий спектр мобильных терминалов. Независимость ICA от протокола сетевой среды делает возможным для ICA применять TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), NetBIOS (network basic input/output system) и IPX/SPX (Internet Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange). ICA не только поддерживает платформу виртуализации Citrix XenServer, но также поддерживает и платформы виртуализации vSphere и Hyper-V. Функции ICA обладают низкой потребностью в пропускной способности, поэтому они могут применяться в сетевых средах с плохим качеством связи (например, в сетях с высокой латентностью).

HDX (High Definition Experience) является расширением ICA. HDX улучшает практику применения пользователями служб видео, аудио, мультимедиа и 3D. HDX поддерживает H.264. {Прим. пер.: см. также H.265, поддерживаемый, например, Moab.} .

PCoIP

PCoIP (PC over IP) был разработан Teradici для проектов с высокопроизводительной графикой. В 2008 VMWare присоединилась к Teradici в разработке PCoIP для улучшения собственной инфраструктуры решения виртуальных рабочих мест (VDI) VMware View.

PCoIP тесно увязана с работой аппаратных средств. PCoIP делает возможным кодирование и декодирование данных и обработки графики для реализации их профессиональными аппаратными средствами, к тому же, ресурсы ЦПУ могут применяться для других целей. Производятся мониторы с интегрированными микросхемами отображения.

PCoIP разрабатывается на базе UDP (User Datagram Protocol). UDP не может гарантировать надёжный обмен, однако он не требует трёхходового рукопожатия или сложной верификации и восстановления данных. Более того, UDP поддерживает высокую скорость обмена и применяется для обмена мультимедиа.

Однако, PCoIP потребляет большую пропускную способность. Более того, PCoIP не поддерживает перенаправление периферийных устройств, например, последовательных и параллельных портов. Некоторые производители TC предоставляют для этого подключаемые модули перенаправления портов для выполнения таких функций.

SPICE

SPICE (Simple Protocol for Independent Computing Environments) является протоколом виртуальных рабочих мест, разработанным Qumranet. Позже он был приобретён RedHat, который предоставил его в качестве открытого протокола. После годов развития сообществом SPICE мало- помалу дозрел.

SPICE предоставляет преимущества в видео службах, так как он позволяет сжимать видео в KVM (keyboard, video и mouse). Он избавляет от избыточного потребления ЦПУ гостевой ОС для сжатия видео. SPICE применяет технологию сжатия без потерь для предоставления пользователям практического применения HD. Однако, SPICE потребляет большую полосу пропускания.

RDP/RemoteFX

RDP (Remote Desktop Protocol) является протоколом Microsoft, права на разработку которого принадлежат Citrix. RDP предоставляет некоторую функциональность и применяется в средах Windows. Доступны клиенты RDesktop Mac RDP и Linux RDP. Последняя редакция RDP поддерживает перенаправление принтера, аудио и совместное применение буфера обмена.

RemoteFX является расширенной редакцией RDP, которая поддерживает работу виртуальных графических устройств (VGPU), многоточечную сенсорную панель и перенаправление USB.

Обзор архитектуры архитектуры HDP

HDP является протоколом рабочих мест нового поколения, разработанным Huawei. По сравнению с традиционными протоколами, HDP предоставляет более чистые изображения и тексты, более гладкое проигрывание видео, более правильное звучание, лучшую совместимость и более низкую полосу пропускания. HDP поддерживает следующие функции:

Поддерживает максимум 32 виртуальных канала. Различные виртуальные каналы обслуживают различные прикладные протоколы верхнего уровня. HDP обеспечивает безопасное взаимодействие для всех виртуальных каналов а также опыт пользователя на основе приоритетов QoS для каждого виртуального канала (например, виртуальный канал для клавиатуры и манипулятора имеют наивысший приоритет).
Принимает различные алгоритмы сжатия и использует различные серверные или локальные средства визуализации для различных типов приложений (обычного текста, естественных изображений, видео и 3D графики).
Использует интерфейсы аппаратных средств микросхем Hisilicon для ускорения декодирования видео и для предоставления более гладкого воспроизведения видео, а также поддерживает проигрывание 1080p видео.
Принимает алгоритмы без потерь данных для неестественных изображений и не требует переповторов для повторяющихся данных образов. Когда HDP применяется для отображения неестественных изображений, например, текстов, иконок и рабочих мест автоматизации офисов (OA, office automation), предельное соотношение сигнала к шуму (PNSR, peak signal to noise ratio) HDP составляет более 50000dB, а структурная аналогичность (SSIM, structural similarity) достигает 0.999955, предоставляя качество близкое к отображению без потерь.
Автоматическое обнаружение аудио сеансов, реализация удаления шумов при их обнаружении, поддержка прозрачного голосового обмена с TC, предоставление более чистого звука в реальном времени, а также точное восстановление звука. Оценка восприятия качества звука (PESQ, perceptual evaluation of speech quality) более 3.4.
Предоставляет богатый набор политик управления, причём каналы управления применяют различные политики для различных пользователей, групп пользователей или типов устройств для обеспечения безопасного взаимодействия для каждого пользователя.

Рисунок 1-3 показывает обзор архитектуры HDP.

Рисунок 1-3 Обзор архитектуры HDP

2. Функции HDP

Технологии отображения

Принципы реализации отображения

Для удалённого отображения образы экранов сервера захватываются с применением интерфейсов ОС, а затем захваченные образы экранов отображаются у клиентов после сжатия. Для удалённого отображения часто применяются виртуальные сетевые вычисления (VNC, Virtual network computing). VNC предоставляют некоторые методы уменьшения полосы пропускания. Однако, в сравнении с Citrix ICA и Microsoft RDP VNC очевидно проигрывает по полосе пропускания.

Как реализовать удалённое отображение высокоскоростных протоколов рабочих мест? В действительности высокоскоростные протоколы рабочих мест реализуют удалённое отображение на основе базовых принципов обычных компьютеров.

Удалённое отображение аналогично тому, что мониторы развёрнуты удалённо. Рисунок 2-1 показывает, что драйвер отображения Windows может полностью получать содержимое для отображения и взаимодействовать с аппаратными средствами. Если данные отсылаются драйвером отображения Windows в графическую карту удалённого TC (тонкого клиента), то тогда и реализуется удалённое отображение.

Рисунок 2-1 Уровни программного обеспечения ОС

Сложившаяся в отрасли практика состоит в том, что драйвер виртуального отображения для удалённого отображения устанавливается на ВМ, работающей на платформе виртуализации. Драйвер виртуального отображения используется для эффективного получения даных графических команд и пересылать эти данные удалённым клиентам для отображения.

Графика обрабатывается с применением интерфейсов платформы Windows. Преобразовываясь графической подсистемой Windows, вызовы графических интерфейсов (также называемые графическими операторами/ инструкциями) отсылаются виртуальному драйверу отображения. Внутренне параметры графических операторов определяют отображение графических приложений и передаются удалённым клиентам для отображения.

Большинство графических приложений являются приложениями отображения 2D графики, таким как Word, Excel, Outlook, Notepad и антивирусное программное обеспечение. Приложения, используемые в обычных сеансах OA являются приложениями 2D графики. Следовательно, ваши сессии 2D отображения являются общим случаем для рабочих мест облачных систем. Если драйверы отображения поддерживают только 2D отображение и соответствуют архитектуре драйверов отображения Microsoft, для соответствия требованиям может быть предоставлен определяемый Microsoft драйвер отображения XPDM. (XPDM является аббревиатурой для Windows XP display driver model - модели драйвера отображения Windows XP.)

Рисунок 2-2 XPDM

(рисунок 2-2 приводится по документации Microsoft WINDDK)

XPDM является моделью драйвера отображения, определённой Microsoft для Windows версий более ранних, чем Windows Vista, которая совместима с Windows Vista и Windows 7. В сеансах облачных рабочих мест серверы протокола также предоставляют драйвер XPDM, который состоит из драйвера отображения и драйвера видео минипорта. Драйвер XPDM не применяется для управления локальными графическими картами. Он используется для получения графических данных операций, отправляемых графическим механизмом Windows в графческие карты и передавать эти данные клиентам для повторных построения изображения и его отображения. Обычно XPDM применяется для поддержки 2D приложения, однако недееспособен в 3D приложениях. (3D приложения могут быть поддержены реализацией построения 3D изображений на основе программного обеспечения, однако при этом производительность не будет хорошей.) От серверов к клиентам должен передаваться большой объём данных операций, причём 100Мбит/с сетевые карты интерфейса (NIC, network interface card) являются бесполезными. Таким образом, необходимо выполнять оптимизацию следующими способами:

Сжатие данных изображения: Для сжатия данных изображения применяются различные алгоритмы компресии для снижения полосы пропускания как с с потерей данных так и без неё.
Объединение операций: Для уменьшения общего числа операций и объёма данных эти графические операции сливаются вместе.
Кэширование: Для уменьшеия избыточности подлежащих обмену данных между серверами и клиентами применяются технологии кэширования.

На практике производители могут предоставлять дополнительные методы оптимизации для уменьшения в сотни раз пропускной способности сетевой среды.

Преимущества технологии отображения HDP

Качество обработки простых текстов, текстов с изображениями и чистых изображений производимое HDP лучше чем у ICA и PCoIP. HDP достигает высоких значений PSNR (от 14227дБ до 65535дБ, см. раздел Сравнительные тесты.)
Среди 207 сценариев отображения простых текстов, текстов с изображениями, а также чистых изображений, HDP имеет преимущество над ICA в 204 сценариях и надPCoIP в 109 сценариях (см. раздел Сравнительные тесты).

Ключевые технологии отображения HDP

Сжатие без потерь для неестественных изображений: автоматически определяет неестественные изображения такие как текст, изображения Windows, а также линии в рисунках, а также реализует для них сжатие без потерь. Естественные изображения, такие как фотографии и рисунки сжимаются с приемлемыми скоростями. Глаза людей чувствительны к текстам.
Не осуществляет повторную передачу тех же самых данных образов: автоматически определяет неизменные данные в образе и передаёт только изменённые данные образа, что значительно уменьшает потребление полосы пропускания.
Множество алгоритмов сжатия: применяются оптимальный алгоритм сжатия.

Сравнительные тесты

Сравниваются значения PSNR (peak signal to noise ratio, соотношения пикового значения к шуму) отображения виртуального рабочего места в ВМ и TC (тонких клиентах). PSNR является объективным стандартом для оценки качества графики. Большие значения PSNR оражают меньшие искажения.

За подробной формулой и определением обращайтесь к разделу Определение PSNR

Результаты тестирования

Для различных протоколов рабочих мест получаются различные значения PSNR, однако SSIM (structural similarity, структурная аналогичность) почти всегда отсаётся неизменной. HDP имеет преимущество над ICA и PCoIP в терминах PSNR.
- Сценарии простого текста: HDP предоставляет результат без потерь (PSNR: 65535) при обработке простого текста.
- Сценарии текста с изображением: HDP предоставляет лучшее качество обработки чем ICA и PCoIP при обработке текстов и изображений в PDF и Word.
- Сценарии чистых рисунков: Режим политики по умолчанию HDP улучшает качество отображения образа. HDP имеет превосходство над ICA и PCoIP во многих отношениях.
HDP 5.1

Применяется настройка по умолчанию HDP. Настройка по умолчанию такова:

Рисунок 2-3 HDP5.1

Аудио технологии

Принципы реализации аудио

HDP реализует функции аудио аналогично способам реализации 2D графики.

Рисунок 2-4 Реализация аудио

На стороне сервера HDP в ВМ установлен драйвер аудио. Драйвер аудио взаимодействует с подсистемой аудио Windows (механизм аудио). В процессе проигрывания аудио, драйвер аудио передаёт аудиоданные, получаемые аудио подсистемой Windows клиенту рабочего места облака после сжатия, а клиент проигрывает это аудио после иго развёртывания. В процессе аудио записи клиент передаёт локально записываемые данные на сервер после сжатия, сервер декодирует эти данные, а аудио драйвер возвращает эти данные аудио подсистеме Windows. Аудио чувствительно в латентности, поэтому латентность должна контролироваться на протяжении всго процесса.

Преимущества аудио технологии HDP

HDP предоставляет более высокое качество звучания и меньшие задержки по сравнению с прочими протоколами. PESQ (perceptual evaluation of speech quality, оценка качества восприятия) для HDP составляет более 3.4 при латентности короче 400мс (см. раздел Сравнительные тесты). В обычной среде облачных рабочих мест соотношение PESQ находится в диапазоне от 3.0 до 3.2 при задержках не выше 900мс. HDP может точно восстанавливать звук и предоставляет лучшее качество звучания в сравнении с ICA.

Ключевые аудио технологии HDP

Высококачественные алгоритмы сжатия: автоматичеки распознаются сценарии звучания. Применяется телекоммуникационный алгоритм сжатия голоса, который оптимизирует человеческие голоса в сценариях VoIP, а также применяет высококачественные алгоритмы музыкального кодирования и декодирования для музыки.
Автоматическое удаление шума: делает возможным алгоритм удаления шума для VoIP, гарантируя исключительное качество звучания даже в зашумлённой среде.
Низкая латентность: прозрачно передаёт голос к TC уменьшая задержки благодаря буферизации голоса на тонком клиенте и гарантируя производительность реального времени для голосового взаимодействия.
Стерео микширование: микширует входящее и исходящее звучание ВМ.

Сравнительные тесты

PESQ (perceptual evaluation of speech quality, оценка качества восприятия) является объективным методом для оцнивания качества звучания. Она является объективным методом оценки MOS (mean opinion score, средним оценочным значением) предлагаемым ITU-T реомендациями P.862.

При тестировании используется DSLA. DSLA является сквозным анализатором качества звучания, производимым Malden. Рисунок 2-5 показывает внешний вид DSLA.

Рисунок 2-5 Внешний вид DSLA

Рисунок 2-6 отображает настройку тестирования.

Рисунок 2-6 Настройка теста

Как показано на Рисунке 2-6, на панели DSLA доступны три типа портов. Телефонный порт RJ22 соединяет порт Mic In/Line out телефонного аппарата стационарной телефонной линии, мобильного телефона или аудио карты. Порт RJ11 телефонной линии соединяется с телефонной линией. Сбалансированный 4-проводный порт соединяется с портом Line In/Line Out аудио карты или некоей акустической тестируемой системой.

В данном тесте использовались два порта. Один обслуживает канал A, в то время как второй обслуживает канал B. Два порта Mic In/Line out аудио карты соединяются с двумя соответствующими TC. Один порт отсылает сигналы, а другой получает сигналы. Эталонный сигнал и деградировавший сигнал сравниваются для получения выводов о качестве звучания.

В процессе тестирования, осуществляется соединение телефонных портов RJ22 канала A и канала B с двумя соответствующими TC (тонкими клиентами) и выполняется вызов TC друг друга в ВМ eSpace Huawei.

Результаты тестирования

Пара CT3000 вызывает друг друга в eSpace на 5 часов (коммерческий сайт в зоне ICA системы здравоохранения Шеньженя).

Результат показывает, что среднее значение PESQ ICA составляет примерно 3.2, а средняя латентность 977мс.
Пара CT3000 вызывает друг друга в eSpace на 5 часов (коммерческий сайт в зоне HDP системы здравоохранения Huawei в Шеньжене).
Результат показывает, что среднее значение PESQ HDP составляет примерно 3.4, а средняя латентность 400мс. HDP предоставляет лучшую производительность чем ICA в той же самой среде.

Видео технологии

Принципы реализации видео

Применение видеопроигрывателя в облачной системе рабочих мест является вызовом. Вызовом опыту пользователей, поскольку должны быть разрешены проблемы аудио и видео синхронизации, а также пропускной способности. Облачные системы рабочих мест поддерживают мультимедийное видео двумя способами:

Мультимедийные образы видео проигрывателей на вашем сервере повторно кодируются и кодированное видео передаётся клиенту для последующего декодирования и воспроизведения.
Реализуется перенаправление видео. Потоки кодированного видео для воспроизведения захватываются и передаются клиенту для последующих декодирования и воспроизведения.

Второй метод, а именно, перенаправление видео, является более эффективным, так как не требуются дополнительные ресурсы для видео декодирования и повторного кодирования на сервере. Однако это метод не может применяться повсеместно.

Рисунок 2-7 Два метода реализации видео

В первом методе выполняющийся на ВМ рабочего мета проигрыватель потребляет большой объем ресурсов ЦПУ для декодирования видео. Ещё больше ресурсов WGE потребляется при кодировании видеопотока. В результате уменьшается плотность ВМ на сервере. Более того, определять видеопространство сложно технически. Обычно смена области изображения с частотой, превосходящей определённую частоту кадров определяется как видеопоток.

Во 2 методе, подлежащие декодированию кодированные потоки видео перехватываются на вашем сервере и затем передаются вашему клиенту для декодирования и отображения, что требует меньше ресурсов ЦПУ вашего сервера. Технология перенаправления мультимедиа для их воспроизведения в проигрывателях является популярной клиентской технологией декодирования. Однако технология перенаправления мультимедиа не применяется широко в Китае, поскольку технология декодирования клиентом редко используется в Китае. Технология перенаправления мультимедиа для прочих средств воспроизведения находится в разработке.

Преимущества видео технологии HDP

При использовании политик по умолчанию, HDP может предоставлять более высокую частоту кадров воспроизведения (HDP поддерживает от 26 до 28 кадров в секунду (FPS), в то время как ICA поддерживает от 20 до 22 FPS) для обеспечения более чистого и гладкого видео изображения пользователям (см. раздел Сравнительные тесты).
Для строящегося на сервере видео HDP обеспечивает более высокое качество картинки по сравнению с ICA вне зависимости от того ограничена или нет частота кадров, так как HDP очень эффективно адаптирует методы кодирования и декодирования и выполняет определённые оптимизации для видео.

Ключевые видео технологии HDP

Интеллектуальное определение видео данных: автоматическое определение видеоданных или общих данных GDI. Видео данные кодируются с применением H.264 или MPEG и декодируется с применением аппаратных возможностей тонких клиентов.
Динамичное выравнивание частоты кадров: динамическое регулирование кадровой частоты воспроизведения видео основывается на качестве сетевой среды и гарантирует гладкость воспроизведения видео.
Автоматическая адаптация видеоданных: автоматическое выравнивание потока видео данных основывается на разрешающей способности вашего монитора и размере окна видео для уменьшения потребления ЦПУ и улучшения практики пользователя.
Перенаправление мультимедиа: полностью усиливается аппаратными возможностями декодирования тонких клиентов для поддержки автоматического повторного соединения воспроизведения при разъединяниях сетевой среды, динамичном выравнивании обмена, а также при воспроизведении 1080p видео.
Чувствительность к приложениям: оптимизировано для повсеместно применяемых средств воспроизведения (например, Adobe Flash) и программного обеспечения обработки изображений (таких как Photoshop) на основе пользовательских запросов.

Сравнительные тесты

Результаты тестирования

Выполнялось тестирование на максимальное число одновременных пользователей и максимальную частоту кадров при одних и тех же аппаратных настройках и в одних и тех же условиях. Кроме того, при одной и той же частоте кадров выполнялось тестирование на максимальное число одновременно работающих пользователей.

Рисунок 2-8 показывает установку тестирования.

Рисунок 2-8 Настройка теста

Для знакомства с общими понятиями о видео воспроизведении ознакомьтесь с разделом Базовые знания для воспроизведения видео

Результаты тестирования

При использовании политик по умолчанию ICA предоставляет гладкое воспроизведение видео, однако изображение дрожжит. Средняя пропускная способность ICA составляет 11Мбит/с при частоте смены кадров в диапазоне от 20 до 22 FPS. HDP предоставляет гладкой проигрывание видео. Средняя пропускная способность HDP составляет 14Мбит/с при частоте смены кадров от 26 до 28 FPS.

Политики по умолчанию ICA таковы:
- Предпоследний уровень качества изображения
- Уровень сжатия: средний (предпоследний из диапазона с пятью уровнями)
- Верхний предел частоты кадров: 30 FPS
Политики по умолчанию HDP следующие:
- Второй уровень качества изображения
- Уровень сжатия: низкий
- Верхний предел частоты кадров: 30 FPS
Когда применяются модифицированные политики и ICA, и HDP обеспечивают 18 FPS. ICA вызывает дрожжание картинки, а также иногда возникает замораживание кадра. Средняя пропускная способность для ICA составляет 10.7Мбит/с, а использование ЦПУ лежит между 45 и 50%. HDP обеспечивает гладкое воспроизведение при отсутствии какого- либо дрожжания. Средняя пропускная способность HDP составляет 11Мбит/с при использовании ЦПУ примерно на 50% (Для изменённых политик диапазон качества изображения ICA изменён на четвёртый уровень, при верхнем пределе частоты кадров изменённым на значение 18 FPS. Верхний предел кадров HDP изменён на значение 18 FPS).

Для текущих возможностей видео с применением политик по умолчанию ICA предоставляет худшее качество воспроизведения чем HDP и более плохое качество воспроизведения отдельной ВМ в сравнении с HDP. Таблица 2-1 описывает результаты тестирования (2x E5 2680v2).


Разрешение	`ICA`	`HDP`
1920x1080	10ВМ	10ВМ
1440x1080	12ВМ	12ВМ
1280x720	19ВМ	19ВМ

Технологии перенаправления периферийных устройств

Принципы перенаправления периферийных устройств

Периферийные устройства USB и параллельных портов, а также периферия с последовательным портом широко применяются в системах общего использования. Наиболее часто применяются периферийные устройства с USB. Таким образом, поддержка периферийных устройств с USB является ключевым моментом.

Рисунок 2-9 отображает принципы работы обычных периферийных устройств USB.

Рисунок 2-9 Принципы работы традиционных периферийных устройств USB

Рисунок 2-9 показывает, что для нормальной работы периферийных устройств USB на уровне программного обеспечения существенен драйвер шины USB. Когда приложение хочет воспользоваться периферийным устройством USB, оно должно взаимодействовать с драйвером устройства USB. Драйвер устройства USB полагается на драйвер шины USB в обмене данными с вашим устройством USB. Драйвер шины выступает в роли агента в процессе взаимодействия с аппаратными средствами. Для поддержки периферийных устройств USB в облачной системе рабочих мест мы можем позволить драйверу шины USB удалённое взаимодействие с локальным оборудованием, т.е. локальный драйвер шины USB взаимодействует с аппаратными средствами шины USB удалённого клиента.

Рисунок 2-10 Принципы перенаправления периферийных устройств USB

Установленный в ВМ драйвер виртуальной шины USB взаимодействует с аппаратными устройствами, подключёнными к клиенту. Такое взаимодействие не является непосредственным взаимодействием. На вашем клиенте должен быть установлен драйвер виртуального устройства USB и он должен взаимодействовать с драйвером шины USB вашего клиента. Когда устройство соединяется с клиентом, шина USB клиента может обнаружить это устройство и сделать доступным экземпляр драйвера виртуального устройства USB. Если необходимо перенаправлять одновременно множество устройств, на одном клиенте выполняется множество экземпляров драйвера виртуального устройства USB. Драйвер реального устройства USB некоего устройства устанавливается и работает на ВМ. Драйвер реального устройства USB взаимодействует с драйвером виртуальной шины USB. Это не влияет на ваши драйверы устройств и на приложения, установленные на данной ВМ. Однако, удалённый обмен данными вызывает задержки, поэтому для некоторых драйверов устройств устанавливается промежуток таймаута.

Как предполагается, такой метод поддерживает различные периферийные устройства USB, однако он вызывает некоторые проблемы. Одной из проблем является полная совместимость с устройствами. Другая состоит в том, что для некоторых устройств необходима широкая пропускная способность, поэтому такие устройства не могут быть перенаправлениы через шину USB. Например, если камеры перенаправляются через единую шину, требуется пропускная способность в десятки Мбит/с. Таким образом, для некоторых устройств осуществляется определённая оптимизация для гарнатированности того, что эти периферийные устройства могут использоваться на коммерческой основе в облачных системах рабочих мест. Рисунок 2-11 отображает методы, применяемые для оптимизации перенаправления камеры.

Рисунок 2-11 Оптимизация перенаправления камеры

Клиент получает данные камеры (либо в растровом виде, либо данные YUV) применяя интерфейс уровня приложения, сжимает эти данные с использованием алгоритма видео компрессии (например, H.264) и отсылает сжатые данные на свой сервер. Сервер декодирует данные с данной камеры и предоставляет эти данные приложению через виртуальную камеру. В сравнении с режимом перенаправления шины USB такой режим перенаправления камеры в десятки раз уменьшает полосу пропускания. Определённые оптимизации перенаправления могут также выполняться для устройств других типов, если им существенна такая оптимизация.

HDP поддерживает перенаправление устройств USB, последовательных и параллельных портов, TWAIN устройств (Toolkit Without An Interesting Name), протокола PC/SC {Прим. пер.: протокол доступа к смарткартам}, а также камер. HDP предоставляет возможности перенаправления эквивалентные ICA. Таблица 2-2 описывает перенаправление банковских счётчиков. (2x E5 2680v2).


#	Периферийное устройство	Модель	Тип интерфейса
1	Считыватель системных карт службы счётчика	Считыватель карт Nantian 8902	Последовательный порт COM1:B универсальной редакции
2	Считыватель системных карт службы счётчика	Newland BMAG_NL2805W/0/0/CT	Последовательный порт COM1:B универсальной редакции
3	Считыватель системных карт два в одном службы счётчика/ считыватель карт IC	Nantian BP8903	Последовательный порт COM1:B универсальной редакции
4	Клавиатура системного пароля службы счётчика	Newland NL-820V/2/1	Последовательный порт COM1:K
5	Клавиатура системного пароля службы счётчика	Nantian BP8904	Последовательный порт COM1:K
6	Клавиатура системного пароля службы счётчика	Centerm GKB-12S	Последовательный порт COM1:K
7	Клавиатура системного пароля службы счётчика	Nantian BP89031RA-N	Последовательный порт COM1:C
8	Система службы счётчика- считыватель карт IC	Guoguang CJ201	Последовательный порт COM1:C
9	Система службы счётчика- принтер счёта	Nantian PR2E	Параллельный порт
10	Система службы счётчика- принтер счёта	OKI MICROLINE 6100F	Параллельный порт
11	Система службы счётчика- считыватель ID карт второго поколения	Huaxu считыватель ID карт второго поколения	USB
12	Система службы счётчика- считыватель ID карт второго поколения	Jinglun Idr200 второго поколения	USB
14	Система службы счётчика- считыватель ID карт второго поколения	Jinglun Idr200 второго поколения	USB
15	Система службы счётчика- считыватель ID карт второго поколения	Zhewei ZWIC-100	USB
16	Система службы счётчика- считыватель ID карт второго поколения	Shensi SS628(100)	USB
17	Система службы счётчика- сканнер	FUJITSU fi-6130Z	USB
18	Система службы счётчика- двусторонний сканнер [i220]	Kodak i220	USB

Все периферийные устройства поддерживаются в поставке решения рабочих мест FusionCloud V100R005 и на сайтах POC.

Перенаправление периферийных USB

Рисунок 2-12 отображает принципы перенаправления периферийных устройств USB.

Рисунок 2-12 Принципы перенаправления периферийных устройств USB

Служба USB стороны клиента: отвечает за определение устройства и отсоединение устройств от клиента, пробрасывания данных шины от сервера к устройству и пробрасывание данных шины от конкретного устройства к вашему серверу.
Драйвер функции USB стороны клиента: является драйвером виртуальной функции, который отвечает за прозрачный обмен пакетами данных в двух направлениях.
Служба USB стороны сервера: отвечает за пробрасывание пакетов данных шины вашему клиенту и пробрасывание пакетов данных шины от вашего клиента к соответствующему драйверу виртуальной шины.
Драйвер шины USB стороны сервера: является драйвером виртуальной шины, который отвечает за взаимодействие с различными реальными драйверами функции USB, пробрасывание пакетов данных шины устройств USB и прозрачного обмена пакетами данных, принимаемыми от службы USB на ваши драйверы фанкции верхнего уровня.

Перенаправление принтера

Принципы перенаправления принтера

Функция перенаправления принтера позволяет соединённые с тонким клиентом принтеры перенаправлять на ВМ. В ВМ вы можете печатать материалы и устанавливать перенаправленный принтер.

Рисунок 2-13 Принципы перенаправления принтера

Преимущества архитектуры

Данная архитектура работает на уровне приложений и не осведомлена о латентности. Такой режим перенаправления предоставляет более высокую эффективность и надёжность чем перенаправление USB.
И на TC, и в ВМ применяются драйверы предоставляемые производителями, без какой бы то ни было необходимости адаптации различных драйверов принтеров и предоставляют лучшую производительность.
Вы можете применять принтер одновременно и на TC, и в ВМ. Поддерживаются и принтеры USB, и принтеры с последовательными/ параллельными портами.
Множество соединённых с клиентом принтеров могут быть одновременно перенаправлены для применения.
Интерфейс принтера на вашей ВМ тот же самый, что и у локального принтера.

Перенаправление сканера

Принципы перенаправления сканера

Периферийные устройства TWAIN- порта, подключённые к тонкому клиенту перенаправляются на ВМ. Все операции на перенаправленных виртуальных устройствах TWAIN передаются на физические устройства подключённые к TC через HDP.

Рисунок 2-14 Принципы перенаправления сканера

Преимущества архитектуры

Виртуализация TWAIN работает на уровне приложений, который не осведомлён о латентности и предоставляет высокую надёжность. Такой режим перенаправления предоставляет более высокую эффективность чем перенаправление USB (эффективность улучшается на порядок величины).
Применяется интерфейс естественного драйвера источника данных, без какой бы то ни было необходимости установки USB или TWAIN драйверов на виртуальные машины.
Поддерживается множество уровней сжатия данных, включая без потерь, низкое сжатие, среднее сжатие и высокую степень сжатия.
Источники данных различных пользователей изолированы, гарантируя безопасность.
Поддерживаются Linux и Windows TC.
Множество приложений может использовать одновременно различные устройства TWAIN.
Множество приложений может использовать одновременно одно и то же устройство TWAIN (зависит от возможности драйвера производителя).

Перенаправление последовательного порта

Принципы перенаправления последовательного порта

Последовательные порты тонкого клиента перенаправляются на виртуальные машины. Все операции с перенаправленным последовательным портом передаются на последовательный портTC через HDP, а все операции на подключённых к TC последовательных портах передаются на последовательные порты ВМ через HDP.

Рисунок 2-15 Принципы перенаправления последовательного порта

Преимущества архитектуры

Поддерживаются TC Linux и Windows, предоставляя хорошую совместимость.
Одновременно может быть подключено максимум 256 последовательных портов.
Поддерживается автоматическое подключение последовательных портов, гарантируя лёгкость преименения.
Параметры последовательных портов (такие как скорость в бодах и бит чётности) могут настраиваться.

Перенаправление PC/SC

Принципы перенаправления PC/SC

Подключённые к TC смарткарты перенаправляются на виртуальные машины с применением протокола PC/SC. Затем смарткарты могут использоваться для регистрации в ВМ, а также смарткарты могут быть использованы в ВМ.

Рисунок 2-16 Принципы перенаправления PC/SC

Преимущества архитектуры

Архитектура работает на прикладном уровне и не осведомлена о латентности. Такой режим перенаправления предоставляет более высокую эффективность и надёжность чем перенаправление USB.
Смарткарты могут быть использованы одновременно множеством экземпляров клиентов.
Поддерживаются TC Linux и Windows.
Одна и та же смарткарта может быть доступна множеству экземпляров одного клиента.

Прочие технологии перенаправления

Перенаправление диска

Установленные на клиенте диски могут быть связаны с виртуальными рабочими местами. Это делает возможным пользователям использовать диски с виртуальных рабочих мест. Поддерживается только перенаправление для чтения.

В сценарии OA пользователи могут использовать локальные диски, установленные на клиенте, DVD-ROM диски, удаляемые диски и сетевые диски в ВМ. Пользователи могут осуществлять доступ к каталогам и файлам дисков.

Такая функциональность использует канал передачи данных который находится на более нижнем уровне чем канал для передачи данных отображения, клавиатуры и манипулятора мышь. Эти свойства предоставляют пользователю хорошую практику при доступе пользователей к файлам перенаправленных дисков.

Перенаправление буфера обмена

Перенаправление буфера обмена делает возможным связывание буфера обмена клиента с виртуальным рабочим местом. Это делает возможным передавать данные между клиентом и виртуальным рабочим местом используя буфер обмена.

Когда разрешено перенаправление диска, пользователи могут копировать файлы или папки с клиента Windows на виртуальное рабочее место.

Поддерживается двустороннее копирование файла между клиентом Windows и виртуальным рабочим местом. Одностороннее копирование файла с клиента Windows в виртуальную рабочую машину может быть реализовано посредством политик. Между клиентом Windows и виртуальным рабочим местом можно копировать файлы TEXT, UNICODETEXT, METAFILEPICT, DIB, BITMAP и BIFF8.

Технологии 3D графики

За подробностями обращайтесь к High-Performance Graphics Technical White Paper.

Сопоставление функций протокола

HDP предоставляет эквивалентную ICA функциональность и при этом имеет преимущества в области отображения простого текста, аудио и мультимедиа. HDP также обеспечивает также сравнительную производительность с ICA при использовании пропускной способности по умолчанию. В случае использования изменённых политик ICA или при выполнении PK теста, пропускная способность HDP превосходит ICA на 20%.

Таблица 2-3 Сопоставление функциональности протоколов


Категория	Свойство	Citrix-ICA	VMware-VIEW	Huawei HDP
Базовые возможности отображения	32-битный цвет	Да	Да	Да
	Макс. разрешающая способность 2560x1600	Да	Да	Да
	Подстраиваемая частота кадров	Да	Да	Да
Поддержка мультимедиа	Построение изображений на сервере	Да	Да	Да++
	Перенаправление Windows Media Player	Да	Да	Да
	Перенаправление Adobe Flash	Да	Подерживается только Windows XP	Да
Поддержка периферии	USB	Да	Да	Да
	USB клавиатура/ смарткарты	Да	Да	Да
	Последовательный/ параллельный порт	Да	Зависит от производителя	Да
	Камера	Да	Не поддерживается сжатие	Да
	Принтер	Да	Да	Да
	Twain	Да	Да	Да
Клиент	Двухэкранное отображение	Да	Да	Да
Перенаправление	Перенаправление (дискового) устройства клиента	Да	Нет	Да
Поддержка аудио	Аудио в двух направлениях	Да	Да	Да
Поддержка 3D	Проброс GPU	Да	Да (зависит от карты TD)	Да
	Совместное применение GPU	Да (режим XenApp)	Да	Да
	Виртуализация оборудования GPU (VGX)	Да	Да (неофициально)	Да
Прохождение протокола	Кодирование протокола	Да	Да	Да
	Шлюз протокола	Да	Да	Да
	Полоса пропускания	1.2	1.1	1

3. Производительность протокола рабочих мест

Пропускная способность протокола

Пропускная способность рабочих мест сравниваются по следующим измерениям:

Измерение 1: В модели сценария службы VSI применяется инструмент IPOP в ВМ для тестирования пропускной способности сетевой среды потрбляемой соответствующими HDP.

Измерение 2: В различных сценариях одиночных служб применяется инструмент IPOP в ВМ для тестирования пропускной способности сетевой среды потребляемой соответствующими HDP.

Измерение 3: В шлюзе виртуального доступа VAG (virtual access gateway) протокола рабочих мест собираются данные о потреблении HDP пропускной способности сетевой среды в пиковые часы на коммерческой площадке.

Отметим:

Измерения 1 и 2 сравнивают пропускную способность сетевой среды потребляемую HDP в ВМ при сценариях с одиночной службой и типичный сценарий службы OA соответственно. Результаты этого теста напрямую отражают действительную пропускную способность, потребляемую HDP.
Измерение 3 собирает общее потребление пропускной способности реальной коммерческой площадки для вычисления средней пропускной способности каждого пользователя. Этот результат отражает действительную пропускную способность HDP необходимую в проекте.
Результаты в измерениях 1 и 3 могут не совпадать или даже могут большую разницу, что является нормальным. Причины таковы:

Служба VSI совсем не то же самое что комеррческая площадка.
Средняя пропускная способность отдельной ВМ применяется в модели службы VSI, а в случае коммерческой площадки применяется средняя пропускная способность из расчёта на ВМ.
Для оценки пропускной способности коммерческой площадки метод и пропускная способность в измерении 3 относительно точны.

Результаты пропускной способности

В модели службы VSI с тяжёлой нагрузкой (с видео) при политике протокола по умолчанию HDP потребляет большую пропускную способность чем ICA (XD7.1). Причина кроется в том что ICA ограничивает максимальную пропускную способность (8Мбит/с), что уменьшает среднюю пропускную способность.
В модели службы VSI с тяжёлой нагрузкой (с видео) с модифицированной политикой протокола ICA по умолчанию, HDP потребляет меньшую пропускную способность в сравнении с ICA (XD7.1), предоставляя ту же практику применения что и ICA.
В модели службы VSI с тяжёлой нагрузкой (с видео) с модифицированной политикой протокола HDP (максимум полосы пропускания ограничен в 8Мбит/с), HDP потребляет 1.5 полосы ICA (XD7.1). Причина состоит в том, что HDP не имеет ограничения на полосу пропускания для отображения графики. Таким образом, HDP предоставляет лучшее качество отображения чем ICA.
При обычном сценарии с одной службой HDP потребляет полосу пропускания аналогичную ICA (XD7.1). С подробностями можно ознакомится в разделе Пропускная способность для обычной работы.

Пропускная способность в модели службы VSI

На базе HDP применяется стандартный в отрасли инструмент тестирования плотности производительности LoginVSI для сбора и сравнения использования пропускной способности при моделях тяжёлой нагрузке VSI (с видео) и средней нагрузке (без видео).

Установите инструментарий IPOP на PC(SC), запустите инструмент IPOP для сбора статистических данных пропускной способности сетевого порта и сохраните эти данные на PC.

С подробностями модели службы VSI можно ознакомится в разделе Определение модели загрузки VSI.

Результаты тестирования

Для загрузки модели службы LoginVSI были получены следующие выводы:

При политике протокола по умолчанию HDP потребляет меньшую полосу пропускания чем Xendesktop 7.6 и View 6.0

Таблица 3-1 перечисляет подробности.

Таблица 3-1 Данные результатов тестирования
Сценарий	XD7.6	View6.0	FA5.3	XD7.6/ FA5.3	View6.0/ FA5.3
Средняя нагрузка `VSI`	431.08kBps	360.19kBps	336.44kBps	1.28	1.07
Тяжёлая нагрузка `VSI`	849.18kBps	829.90kBps	743.79kBps	1.14	1.11

Пропускная способность для обычной работы

На основе HDP примените инструментарий IPOP для сбора и сравнения использования пропускной способности в сценариях обычной работы.

Установите инструменты IPOP на вашей PC (SC), запустите этот инструмент IPOP для сбора статистических данных пропускной способности сетевого порта и сохраните данные в PC.

Таблица 3-2 Данные результатов тестирования
Сценарий	HDP
Молчаливые сценарии	4 kBps
Молчаливый Microsoft Office	20 kBps
Набор английского текста в Word	45 kBps
Воспроизведение ppt	589 kBps
Воспроизведение 480p видео с разрешающей способностью 640 x 480	6.85 MBps
Воспроизведение 1080p видео в полноэкранном режиме	13.7 MBps
Прокрутка страниц PDF колесом манипулятора	265 kBps
Microsoft IE	150 kBps
Прокрутка изображения в полноэкранном режиме	123 kBps

Сопоставление потребления ресурсов протокола

Сопоставление потребления ресурсов

При одних и тех же настройках HDP потребляет аналогичные с ICA ресурсы.
Преимущества HDP: плотность ВМ (число ВМ на одной и той же конфигурации оборудования) и IOPS ВМ.

Методика тестирования

Основываясь на двух протоколах, HDP и ICA, воспользуйтесь стандартным для отрасли инструментом тестирования плотности производительности VDI LoginVSI для сбора и сопоставления плотности нагрузок ВМ, средней загруженности ЦПУ и среднего значения IOPS для модели службы тяжёлой нагрузки VSI(с видео).

Результаты тестирования

HDP достигает лучшей плотности ВМ и IOPS в сравнении с ICA, однако потребляет больше оперативной памяти чем ICA.

Таблица 3-3 перечисляет подробности.

Таблица 3-3 Резултьтаты тестирования
Элемент	Результаты тестирования для модели службы VSI с тяжёлой нагрузкой
	`ICA`	`HDP`	`Сравнение`
`Плотность ВМ`	102	105	+3%
`Средняя загрузка ЦПУ`	15.8%	15.4%	равенство
`Среднее значение IOPS`	26.8	9.7	+63%

Рисунок 3-1 Сопоставление загрузки ЦПУ

Рисунок 3-2 Сопоставление использования ресурсов ввода/ вывода

4. Дополнения

Определение PSNR

Соотношение пикового значения к шуму, PNSR (peak signal to noise ratio) является стандартом для оценки графики. Большие значения PSNR означают меньшие искажения. PSNR является логарифмическим значением среднеквадратической ошибки (MSE, mean squared error) между первоначальным и сжатым изображениями относительно (2^n-1)² (квадрат максимального значения сигнала, причём n отображает число бит в значении примера). PSNR измеряется в дБ.

Формула для вычисления PSNR выгдядит следующим образом:

При значении глубины цвета n равной 8, что означает 24- битную или 32- битную цветопередачу, формула для вычисления PSNR следующая:

Замечание

Глубина цвета обозначается n-битным цветом. Если глубина цвета равна n, существует 2ⁿ вариантов цветов, n является значением числа бит применяемое для обозначения цвета пикселя. Обычно употребляемые варианты глубин цветопередачи следующие:

16- битная цветопередача: Общее число цветов составляет значение 65536 (2¹⁶).
24- битная цветопередача: 24-битная цветопередача называется реалистичным цветовоспроизведением (true color), что составляет предел, различимый человеческими глазами. Глубина цвета составляет 16.77 миллионов (2²⁴).
32- битная цветопередача: 32-битная цветопередача не означает количество цветов 2³². По сравнению с 16.77 миллионами цветов, 32-битная цветопередача добавляет шкалу сероо для 256 уровней цвета. Для более лёгкой дифференциации она называется 32-битной цветопередачей.

Согласно предыдущим формулам, значение MSE определяет значение PSNR. Формула для вычисления значения MSE следующая:

Вовлечённые в данную формулу параметры для вычисления MSE описываются следующим образом:
1. m, n: определяют графическое разрешение, например, если разрешение 1680 x 1050, то m hfdty 1680, а n равен 1050.
2. i и j: определяет координаты пикселей в изображении.
3. I (i,j): обозначает значение пикселя в координатах i и j в первоначальном изображении.
4. K (i,j): обозначает значение пикселя в координатах i и j в сжатом изображении.
5. I (i,j) и K (i,j): включают три элемента: R, G и B, чьи значения находятся в диапазоне от 0 до 255.
6. Если разрешающая способность изображения составляет 1680 x 1050, наша формула выглядит так:
  
  √MSE из R x MSE из G x MSE из B/1680 x 1050 x 3

Базовые знания для воспроизведения видео

Разрешающая способность

Разрешающая способность (resolution, дискретность) является параметром для измерения объёма данных в пикселях отображения и она определяет качество изображения. Единицей измерения является число пикселей на дюйм (PPI). Когда отображается видео, разрешающая способность влияет на размер отображения. Дискретность 1080 x 720 обозначает действительные горизонтальные и вертикальные пиксели. Если разрешающая способность отображения меньше чем разрешение этого видео, эффективное значение PPI данного видео может заполнить всё отображение и изображения являются более ясными. Если дискретность отображения больше чем разрешающая способность вашего видео, эффективное значение PPI вашего видео не может заполнить всё отображение и расстояния между эффективными пикселями увеличиваются. Для заполнения таких промежутков видео карты используют интерполяцию. Интерполяция состоит в искусственных пикселях, создаваемых на основе окружающих действительных пикселей без какой- либо видео информации. Интерполяции уменьшают отчётливость изображения. Когда разница между разрешением отображения и отображением видео достигает определённого значения, такое изображение становится расплывчатым.

Разрешающая способность часто означает высоту и ширину изображения в пикселях. Технически разрешающая способность является действительным PPI в пределах единицы длины. Высота и ширина изображения в пикселях не имеет связи с размером изображения. Больший размер изображения означает меньшее значение PPI.

В дискретностях наподобие 480p, 720p, 1080p и 1080i p обозначает прогрессивную развёртку (progressive scan, создаваемую за один проход), а i указывает на черезстрочную развёртку (interlaced scan). 480p эквивалентно 640x480 или 848x480, 720p равно 1280x720, а 1080p составляет 1920x1080.

Частота кадров

Когда последовательность изображений высвечивается быстро и непрерывно, человеческие глаза видят выровненное мерцание вместо отдельных изображений. Это называется непрерывным видением, что является теоретической основой для работы кино и видео.

Высвечиваемое за секунду число изображений является кадровой частотой (frame rate) с единицей количества кадров в секунду (FPS, frames per second). Большее число кадров в секунду означает более гладкое перемещение, но при большем размере файла. Для отображения гладкого перемещения частота кадров должна достигать по крайней мере 8 FPS, при которой наблюдатель воспринимает лёгкое дрожжание или прерывистое движение. Во избежание дрожжания между кадрами и обеспечения гладкого перемещения частота кадров должна превосходить значение 16 FPS. Говорится, что частота кадров от 24 до 30 FPS или выше исключает дрожжание. Современный файлы используют частоту кадров 24 FPS. Кадровая частота для показа ТВ в соответствии со стандартом Комитетом национального телевизионного стандарта (NTSC, National Television Standards Committee) приблизитено составляет 30 FPS (29.97 FPS). Частота кадров для показа ТВ в соответствии со стандартами SECAM (Sequential Couleur Avec Memoire) и PAL (Phase-Alternating Line) равна 25 FPS.

Форматы кодирования и декодирования

Существуют следующие форматы кодирования и декодирования видео:

MPEG-1: MPEG-1 является первым стандартом для сжатия видео и аудио с потерями, опубликованное Moving Picture Experts Group (MPEG). Алгоритм сжатия видео был выполнен в 1990. В конце 1992, MPEG-1 был принят в качестве интернационального стандарта. Скорость передачи 70- минутного CD составила около 1.4 Мбит/с, а разрешающая способность равнялась 352x288, что является низким соотношением сжатия. Ранние видео CD использовали MPEG-1 как основную технологию.
MPEG-2: MPEG-2 был учреждён в 1994 с целью более высокой скорости передачи при более высоком качестве изображения промышленного стандарта. Разработанный совместно MPEG и ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector), MPEG-2 применялся с DVD. Соотношения сжатия для NTSC (720x480) и PAL (720x576) для MPEG-2 более высокое чем для MPEG-1. MPEG-2 также называется H.262 в соответствии с правилами именования ITU-T. MPEG2-HD и MPEG2-TS также обозначают MPEG-2.
MPEG-4: MPEG-4 был опубликован в ноябре 1998 и планировался к размещению для применения в январе 1999. MPEG-4 предназначался стандартом для группы форматов кодирования аудио и видео, обеспечивая интерактивные и гибкие системы мультимедиа. Значительно улучшив соотношение сжатия, MPEG-4 в настоящее время является наиболее общеупотребимой технологией и основой файлов AVI (audio video interleaved).
DivX: DivX является цифровым форматом сжатия мультимедиа, который сжимает аудио посредством MP3, а видео с применением MPEG-4. DivX был создан DivxNetworks, Inc. для удаления ограничений Microsoft ASF.
Xvid: Xvid (изначально XviD), является библиотекой codec, следующей стандарту MPEG-4. Она была разработана после закрытия DivX и предоставила лучшее качество изображение по сравнению с DivX. DivX является первым конкурентом Xvid, однако Xvid является программным обеспечением с открытым кодом.
H.261: H.261 является стандартом кодирования видео ITU-T, установленным в 1990. Изначально он предназначался для приложений телекоммуникационных конференций, в особенности видео вызовов глаза-в-глаза (face-to-face) и видеоконференций посредством ISDN (Integrated Services for Digital Network). Он применял дискретизации 352x288 и 176x144. В настоящее время H.261 больше не применяется.
H.263: разработанный ITU-T, H.263 является стандартом сжатия видео, изначально разработанным как формат со сжатием низких битовых скоростей для видеоконференций. H.263 изначально был разработан для применения в системах на базе H.324 (PSTN и прочие видеоконференций и видеотелефонии коммутируемых сетевых сред). В сравнении с H.261, H.263 предоставляет лучшее качество и улучшенные алгоритмы на низких скоростях битовой передачи.
H.263v2: H.263v2 (также известный как H.263+) является неофициалным названием для второй редакции ITU-T стандарта видео кодирования H.263. Он оставил оставил всё техническое содержание первоначальной версии своего стандарта, но расширил возможности H.263 добавив определённые надстройки, которые могут значительно улучшить эффективность кодирования и предоставить дополнительные возможности, например, расширенную устойчивость против потери данных в каналах обмена.
H.264: H.264, или MPEG-4 Part 10 ориентированный на блоки стандарт видеосжатия с компенсацией движения разработан ITU-T VCEG (Video Coding Experts Group) совместно с ISO/IEC JTC1 MPEG (Moving Picture Experts Group). Работа партнёрского проекта называется JVT (Joint Video Team). Стандарт ITU-T H.264 и стандарт ISO/IEC MPEG-4 AVC (первоначально ISO/IEC 14496-10 – MPEG-4 Part 10, Advanced Video Coding) объединённо сопровождаются таким образом, что имеют идентичное техническое содержание. Впитав преимущества предыдущих стандартов, H.264 поддерживает эффективное сжатие. В сравнении с H.263+ и MPEG-4 SP, H.264 уменьшил битовую скорость на 50% применяется в приложениях с высоким качеством изображения.
VC-1: VC-1 (Video Codec One) изначально разрабатывался как проприетарный видеоформат компанией Microsoft и эволюционировал в Windows Media Video 9. VC-1 является по крайней мере наиболее известным форматом стандарта кодирования HD (high-definition) после MPEG-2 и H.264. В сравнении с MPEG-2, VC-1 поддерживает более высокое значение соотношения сжатия. Однако, в сравнении с H.264 VC-1 требует меньше вычислений кодирования и декодирования. Обычно VC-1 использует расширение файлового имени .wmv. Однако расширение имени файла для VC-1 не является абсолютным. Реальный формат кодирования может быть запрошен с применением программного обеспечения.
RM и RMVB: RM (RealMedia) и RMVB (RealMedia Variable Bitrate) являются форматами контейнера с высоким сжатием. RM испльзует постоянную битовую скорость (CBR, constant bit rate), а RMVB применяет переменную битовую скорость (VBR, variable bit rate). Статичные изображения применяют низкие битовые скорости, в то время как динамичные изображения используют более высокие битовые скорости.
{Прим. пер.: H.265: H.265 или HEVC (High Efficiency Video Coding), применяет более эффективные алгоритмы по отношению к H.264/MPEG-4 AVC. Совместная разработка ITU-T VCEG (Video Coding Experts Group) и экспертной группы по движущемуся изображению MPEG. Поддерживает форматы вплоть до 8K (UHD TV) с дискретизацией 8192x4320 (4320p).}

Форматы инкапсуляции

Формат инкапсуляции, также называется контейнером, который помещает кодированные, сжатые дорожки видео и аудио в папку, соответствующую определённому формату. Такой контейнер может рассматриваться в качестве вместилища для хранения дорожек видео и аудио.

AVI: AVI был введён Microsoft в начале 1990х в качестве конкуренции с MOV, выпущенным QuickTime. Файлы AVI содержат и аудио, и видео данные в файле контейнера. AVI применяется для мультимедийных DVD для хранения информации обизображениях подобной ТВ или фильмам.
TS: Транспортный поток MPEG (MPEG2-TS, MPEG transport stream) является стандартным форматом для передачи и хранения данных аудио, видео и PSIP (Program and System Information Protocol). MPEG2-TS применяется в программировании в реальном масштабе времни, например, в широковещательных программах ТВ. Функциональность MPEG2-TS состоит в том, что любые сегменты видеопотока могут декодироваться независимо. Например, если после части VOB файл на DVD был отсечён или утрачены данные, весь файл не может быть декодирован. Однако, программа ТВ может быть декодирована (воспроизведена) в любое время.
MOV: MOV является файлом формата аудио и видео QuickTime, который был разработан Apple Inc., способным сохранять цифровое медие.
WMV: WMV (Windows Media) является форматом сжатия видео для различных проприетарных кодеков разработанных Microsoft. Изначально он разрабатывался для приложений потокового интернета. Файл WMV в большинстве случаев инкапсулируется в формате контейнера ASF (Advanced Systems Format). Предоставляя то же самое качество видео, файлы WMV меньше в размерах чем прочие форматы файла. Таким образом, видео WMV удобно для воспроизведения и передачи в реальном времении.
MKV: MKV может обозначать .mkv, расширение имени файла для видео формата Matroska. Этот формат предоставляет хорошую совместимость, возможности кросс- платформенности, а также способность исправления ошибок и поддержку дорожек субтитров. Формат MKV является наиболее чистым форматом контейнера по сравнению со всеми предыдущими форматами. Файл MKV может содержать видео, аудио, изображение идорожки субтитров в одном файле. Не смотя на отстутствие каких- либо очевидных преимуществ в качестве изображения и сжатия, файл MKV может содержать более 16 дорожек аудио или субтитров.
FLV: FLV (Flash Video) является форматом файла контейнера, разрабатываемым совместно с Flash MX. Обладая малыми размерами и быстрыми скоростями загрузки, формат FLV делает возможным воспроизведение видео в реальном времени.
RM и RMVB: RM и RMVB являются форматами с высоким сжатием, разработанными RealNetworks. RM использует формат Real 8.0 и принимает CBR. Файлы RM в основном применяются в VCD (video compact disc) и были одно время популярными. Из- за внутренних недостатков источников VCD, файлы RM имеют низкую чёткость. VB в RMVB означают переменную битовую скорость. RMVB является 9.0 форматом файла RealNetworks.
MP4: MP4, также называемый MPEG-4 Part 14, является цифровым форматом мультимедиа, наиболее часто применяемым для хранения видео и аудио.
AVI: MPEG-2, DIVX, XVID, WMV3, WMV4, WMV9, AC-1 и H.264.
WMV: WMV3, WMV4, WMV9 и AC-1.
RM/RMVB: RV40, RV50, RV60, RM8, RM9 и RM10.
MOV: MPEG-2, MPEG4-ASP (XVID) и H.264.
MKV: доступен для всех кодированных видео форматов.

Аппаратное и программное декодирование

Дискретизация HD видео намного выше чем у видео обычных форматов, что вызывает высокие битовые скорости для HD видео. VC-1 и H.264 имеют высокое соотношение сжатия, которое создаёт большие объёмы вычислений декодирования. Обычно для декодирования применяются ЦПУ (программное декодирование), которое сильно нагружает ЦПУ. При декодировании H.264 некоторые ЦПУ предыдущих версий имели коэффициент использования более 90%.

Аппаратное декодирование означает что функции ускорения видео карт декодируют HD видео. Аппаратное декодирование высвобождает ресурсы ЦПУ от вычислений декодирования видео, позволяя компьютерам более гладко воспроизводить HD видео. Устройство графической обработки (GPU, graphics processing unit) и устройство обработки голоса и видео (VPU, voice&video processing unit) ведео карты наиболее приспособлены для обработки больших объёмов данных и более легко справляются с ней, чем ЦПУ. Аппаратное декодирование обозначает, что видео декодирование вместо ЦПУ выполняют видео карты. Технологиями аппаратного декодирования являются PureVideo у NVIDIA и UVD у AMD. Программное же декодирование обозначает, что видео декодирование выполняет ЦПУ. В настоящее время не существует декодирования в чистом виде, что обусловлено условиями ограниченных технологий. Хотя ЦПУ может помогать декодированию видео, GPU и VPU являются основной силой для аппаратного декодирования. {Прим. пер.: Возможности видео обработки современными ЦПУ, обусловленные включением графических ядер в состав ЦПУ, размывают это понятие.}

Скорость передачи битов

Скорость передачи битов является числом битов данных, передаваемых в единицу времени. Единицей являются кбит/c. Скорость передачи битов также называется частотой дискретизации (sampling rate). Более высокая скорость дискретизации в единицу времени означает большую точность. Обрабатываемый файл может быть ближе к исходному. Размер файла и скорость дискретизации находятся в прямом соотношении. Форматы кодирования имеют целью достижения меньших искажений при самой низкой скорости передачи битов. В этом процессе применяются CBR и VBR. Для аудио файла если скорость передачи битов высока и уровень сжатия не высок, тогда потери звука малы и обрабатываемый звук ближе к качеству оригинала. Формула для вычисления среднего кодирования такова:

Средняя скорость передачи битов = Размер видео файла x8/ время воспроизведения (секунд).

Общая скорость передачи битов

Общая скорость передачи битов означает скорости данных и скорость передачи аудио.

Проигрыватель

Локальные средства воспроизведения включают следующие: Windows Media Player, RealPlayer, QQ Player и VLC Media Player.

Сетевые средства воспроизведения включают следующие: Adobe Flash Player ActiveX (Internet Explorer) и Adobe Flash Player Plug in (Firefox).

Определение модели загрузки VSI

Средняя нагрузка и средняя нагрузка без Adobe Flash

Единственной поддерживаемой и являющейся значением по умолчанию моделью нагрузки в Login VSI Express является средняя нагрузка. MediumNoFlash является типом нагрузки, аналогичной средней нагрузке. Суть разницы между ними состоит в том, что MediumNoFlash запрещает компоненту Adobe Flash.

Процесс эмуляции средней нагрузки описывается следующим образом:

Эмулируется применение приложений Office, Internet Explorer и PDF в средней степени.
После запуска сеанса операции эмуляции повторяются один раз каждые 12 минут.
Система вычисляет время отклика один раз каждые 2 минуты в каждом цикле.
Одновременно открыты пять приложений.
Скорость набора составляет 160мс/символ.
Выполняется пустой промежуток в течение 2 минут.

В каждом цикле выполняются следующие операции:

Открытие Outlook 2007 или 2010 и просмотр 10 сообщений.
Открытие Internet Explorer и посещение трёх веб- сайтов: www.bbc.co.uk, www.Wired.com и www.Lonelyplanet.com.
Запуск программы flash (не доступно в MediumNoFlash) на gettheglass.com.
Открытие Word 2007 или 2010. Проверяются время отклика, а также проверка и изменение документа.
Открытие принтера Bullzip PDF для печати файла Word, а также открытие Acrobat Reader для проверки файла PDF.
Открытие PowerPoint 2007 или 2010 и проверка и редактирование файла PPT.
Открытие 7-zip и применение команд для сжатия сеанса в файл ZIP.

Рисунок 4-1 отображает процесс эмуляции средней нагрузки.

Рисунок 4-1 Процесс эмуляции средней нагрузки

Лёгкая нагрузка

В сценарии лёгкой нагрузки на PC выполняются несколько приложений и приложения завершаются сразу после применения. Таким образом потребляется меньше ресурсов ЦПУ и ёмкости оперативной памяти.

Процесс лёгкой нагрузки описывается следующим образом:

Эмулируется одна задача.
Её рабочая нагрузка намного ниже чем в сценарии со средней нагрузкой.
Два приложения открываются одновременно.
Только три приложения: используются Internet Explorer, Word и Outlook
Пустой промежуток времени приблизительно в течение одного часа и 45 минут.

Рисунок 4-2 отображает процесс эмуляции лёгкой нагрузки.

Рисунок 4-2 Процесс эмуляции лёгкой нагрузки

Тяжёлая нагрузка

В сценарии тяжёлой нагрузки в фоновом режиме работает больше приложений и тем самым потребляется больше ресурсов ЦПУ и объёма оперативной памяти.

Процесс тяжёлой нагрузки описывается следующим образом:

Эмулируется сильно нагруженный пользователь.
Его загруженность выше чем в сценарии со средней нагрузкой.
Сильная нагрузка отличается от средней следующим:
- Скоростью набора в 130мс/символ.
- Пропускании пустого цикла за 40 секунд.
- Одновременная работа восьми приложений.

Рисунок 4-3 отображает процесс эмуляции тяжёлой нагрузки.

Рисунок 4-3 Процесс эмуляции тяжёлой нагрузки

Нагрузка мультимедиа

Процесс эмуляции нагрузкаи мультимедиа описывается так:

Эмулируется один пользователь мультимедиа.
Его нагрузк выше чем нагрущка в сценарии со средней загруженностью.

Нагрузка мультимедиа отличается от средней нагрузки таким образом:

Посещается getteglass.com, запускается MP3 и минимизируется окно проигрывателя MP3. Программа нагрузки продолжает работать.

На 20 секунд открывается файл WMV 720p на полный экран замещая Excel.

	Замечание
	Нагрузка мультимедиа создаёт тяжёлый рабочий поток и в системе получателе, и в клиенте регистрации. Уменьшайте число сеансов регистрации для каждого регистрируемого.

Комбинированная нагрузка

Примените Workload Mashup для комбинирования рабочих нагрузок в сеансе пользователя. Все пользователи будут выполнять выбранные нагрузки после разрешения комбинированной нагрузки. Для настройки Workload Mashup выполните следующие шаги:

Запустите консоль Login VSI Management и выберите Test Configuration. Затем выберите Workload Mashup в Workload.
Добавьте нагрузку в область Workload Mashup.

Нагрузка ядра

Нагрузка ядра это пустая нагрузка. Эта нагрузка выполняет регистрацию и выход из системы и выполняет определяемые пользователем сценарии. В данном сеансе для тестирования не выполняется VSIMax.

Если должны выполняться и загрузка ядра и VSIMax, выберите Core+VSITimers. Выполнятся все операции, определённые в VSIMAx Dynamic.