DirectFB在嵌入式遠程桌面控制系統中的應用

引言

　　在“軟件變服務”的背景下，通過網絡提供服務，即網絡計算，占據了越來越重要的地位。這種模式的特點是：客戶端只進行顯示和輸入，不進行復雜計算，應用程序和數據都運行和存儲在服務器端。為了在有限的資源條件下，如手機，PDA等便攜終端上實現便捷的移動桌面效果，本文提出一種基于嵌入式系統的遠程桌面控制方案，其基本思想是盡可能地減少終端資源占用，最大限度地增強其適用范圍，以此達到增強應用價值的目的。具體方案是通過Directvnc 的移植來實現的，由于Directvnc 與其它Unix 系統不同的是它通過輕量級圖形庫DirectFB 使用Linux 幀緩沖設備。DirectFB 在FrameBuffer 的基礎上提供了圖形加速等多種功能，顯示速度快，鏈接庫較小，可以在一定程度上節省系統資源，另外，directvnc工作在幀緩沖層，平臺獨立性好，摒棄了對龐大低效的X Window 等標準嵌入式系統圖形化用戶界面的依賴，這一功能對于資源有限的嵌入式系統和PDA 等環境下是非常有效的。

　　1 網絡計算模式的實現

　　1.1 網絡計算模式

　　系統的實現基于網絡計算模式（virtual network computing，VNC），該模式由VNC 服務器、RFB（遠程幀緩存） 協議和VNC 客戶端3 部分組成。Directvnc 作為客戶端，它使用圖形用戶界面顯示與進行輸入輸出控制，通過互連網遠程訪問與控制服務器。RealVNC 作為服務器端，它進行大量的計算并提供幀緩存變化到客戶端顯示設備，減輕了客戶端負荷。RealVNC 功能成熟，高效實用，完全跨平臺，兼容性好，可廣泛應用于多種操作系統和開發系統。系統通信通過RFB 協議來完成，RFB是一個架構在TCP/IP上遠程圖形用戶的簡單協議，通過TCP/IP 協議簇連接，是基于字節流或消息的可靠傳輸。它是真正的瘦客戶協議。

　　1.2 基于RFB 的瘦客戶端實現

因為RFB 工作在幀緩存級別上，所以它可以應用于所有的窗口系統，例如：X11，Windows 和Mac 系統，重要的是對客戶端硬件的需求少能支持更廣范圍的硬件環境。

　　在協議的設計上，對客戶端的任務實現也盡可能的簡單，這體現在：

　?。?）顯示編碼源語。

　　顯示編碼源語有基于像素和基于圖形兩種繪圖源語。RFB 的顯示編碼方式基于像素，其顯示更新在服務器端處理，客戶端僅需要顯示像素數據?？蛻舳擞嬎愫唵?、平臺獨立性好。

　?。?）系統最初握手階段對像素數據格式和編碼類型協商的設計。

　　像素格式涉及如何通過像素值來實現不同顏色的重現，最常用的像素格式是24 位或16 位真彩色。像素格式描述了像素數據存儲所用的格式，定義了像素在內存中的編碼方式。

　?。?）編碼方式。

　　編碼是根據一定的協議或格式把模擬信息轉換成比特流的過程。在RFB 協議中，編碼就是將每一個矩形像素點的數據轉化為包含該矩形像素點的位置、寬度和高度信息以及編碼類型的前綴，再加上經過此編碼方式編碼的數據本身。RFB 協議主要采用的編碼方式是二維運動步長編碼（2DRLE）的變種，如Raw、CopyRectangle、RRE（Rise-and-Run-Lengeh）、CoRRE（Compact RRE）和缺省時使用的Hextile。實際上常用的有2DRLE、Hextil 以及CopyRectangle 編碼，他們為桌面提供最好的壓縮方法。在RFB 中壓縮編碼算法比不高，但由于算法簡單，故對客戶端的圖形顯示引擎設計要求很低，客戶端程序也相對簡單。

　?。?） 顯示更新機制。

　　RFB 的顯示協議是基于一個簡單的畫圖原理，即將每一個矩形像素點放在給定的位置（x,y）上。

　　幀緩存的更新通過一系列塊操作來完成，這種更新像素塊的操作效率較低，但是通過多種像素編碼壓縮方式的靈活選擇可以實現網絡帶寬、客戶端計算速度和服務器處理的速度之間的效率折中，從而實現高效率的圖形顯示。顯示更新機制包括更新時機及刷新模式。更新時機有客戶端拉動和服務器端推動兩種，每種更新時機又可采用懶惰更新和急切更新兩種刷新模式。RFB 更新請求是客戶端驅動型的懶惰更新，只有在服務器端收到客戶端的請求時才會向其發送若干命令緩沖合并后的顯示更新。對于一些應用，在相同區域上的更新往往非常頻繁，這樣如果網絡非常慢或者客戶端處理能力不強時，客戶端驅動的更新機制使得客戶端的顯示質量可以得到調整。

　　總之，在網絡計算模式下，RFB協議盡可能地減少終端資源占用并提高網絡利用率，基本提供了一個比較瘦的客戶端。