CN104052803A - 一种去中心化的分布式渲染方法及渲染系统 - Google Patents
一种去中心化的分布式渲染方法及渲染系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种去中心化的分布式渲染方法及渲染系统。所述系统包括多个客户端(100)、主服务器(200)、及多个渲染服务器(300)。每一所述客户端(100)均用于向所述主服务器(200)提交渲染任务，并将渲染任务素材文件上传到所述主服务器(200)。所述主服务器(200)用于将该渲染任务分割为若干个子任务。所述主服务器(200)还用于对所述多个渲染服务器(300)的工作状态进行监测，并为固定数量的空闲渲染服务器(300)分配子渲染任务及提供素材文件下载服务。所述主服务器(200)还用于判断子任务分配及渲染工作、渲染结果文件上传工作均执行完毕时，通过数据库(205)的结果文件存储路径读取结果文件，并将该结果文件传回所述客户端(100)。
Description
技术领域
本发明涉及云渲染技术领域，更具体地说，涉及一种去中心化的分布式渲染方法及渲染系统。
背景技术
图形制作人员对于渲染质量要求的不断提升推动着云渲染技术的发展，使得基于Client/Server模式的渲染系统的关注度逐渐得到提升，并在某些领域开始得到推广及应用。然而，该渲染系统并不完善，存在以下缺陷：
1)主服务器负载压力大。在该渲染系统中，主服务器作为唯一的文件下载中心，所有渲染节点均需从主服务器下载渲染所需的文件，例如渲染场景、贴图、纹理、素材，各个渲染节点对主服务器的依赖较高。
2)该渲染系统易出现网络拥堵状况。由于各渲染节点均需从主服务器下载渲染所需文件，当渲染节点数量较多且下载文件较大时，主服务器的网络压力增大，各渲染节点与主服务器之间的网络容易出现拥堵，极易导致网络连接中断的发生。
3)系统网络资源利用率低。各渲染节点在完成主服务器端文件下载工作之后所执行的文件渲染过程中，系统网络处于闲置状态，导致网络资源利用率低。
4)系统稳定性差。由于主服务器作为最重要的指挥中心，在客户端渲染任务提交繁忙时段，主服务器工作负荷大，极易出现宕机事故，导致整个渲染系统处于瘫痪状态。
5)系统扩展性差。渲染节点数量的增加将会给主服务器带来更大压力，在主服务器性能瓶颈及网络带宽问题不能得到解决的情况下，渲染节点规模扩展也将受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种去中心化的分布式渲染方法及渲染系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种去中心化的分布式渲染方法，包括如下步骤：
S1)接收由客户端发送的渲染任务素材文件及渲染任务请求，将该渲染任务分割为M个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
S2)执行注册渲染服务器工作状态监测工作，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)信息添加到主服务器素材文件下载队列，并为该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)各自分配一个子渲染任务；
S3)对该T个渲染服务器(R1，R2……RT)的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中任一渲染服务器RO完成素材文件下载工作时，将该空闲渲染服务器名单中另一空闲渲染服务器(RT+1)信息添加到主服务器素材文件下载队列并为该另一空闲渲染服务器(RT+1)分配下一个子渲染任务；重复上述操作，待子任务分配、子任务渲染及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，执行下一步骤S4；
S4)读取结果文件，并将读取的结果文件传回客户端。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，在所述步骤S1之前还包括如下步骤：
S0)在主服务器端执行客户端用户注册操作及渲染服务器注册操作，将用户注册信息及渲染服务器注册信息存储到主服务器的数据库。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，在所述步骤S0和所述步骤S1之间还包括如下步骤：
S01)在接收到客户端的包含有用户注册信息及素材文件的渲染任务请求时，根据用户注册信息确定用户级别，并结合客户端渲染任务提交时间对客户端提交的渲染任务进行队列化处理。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S1中所述将客户端提交的渲染任务分割为M个序列化的子渲染任务，并生成渲染任务分配信息的步骤具体包括：
S11)以帧为分割单位将该渲染任务分割为M个序列化的子任务，将该M个序列化的子渲染任务按序编号，生成M个渲染任务分配信息；
S12)将该素材文件保存到主服务器的第二存储模块，并将该素材文件下载路径及该渲染任务分配信息保存到数据库。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S2还包括：指令该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)从数据库获取相关渲染任务分配信息及素材文件下载路径，通过素材文件下载路径从第二存储模块下载素材文件。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S3还包括：将该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO信息从主服务器素材文件下载队列中移除，并将其添加到素材文件下载源队列，同时指令该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO执行与该渲染任务分配信息相应的子渲染任务，并将渲染生成的结果文件上传到主服务器的第二存储模块，以及将结果文件存储路径存储到数据库；
所述步骤S4还包括：查找数据库中的结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径从第二存储模块读取结果文件。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S3还包括：在将该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO从主服务器素材文件下载队列中移除之后，从空闲渲染服务器名单中选择另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))，为该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))各自分配一个子渲染任务，并指令该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))从该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO下载素材文件，同时对渲染任务分配进度进行更新。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S3还包括：如判断该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO与该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))之间的网络出现中断或该网络质量达不到预定要求，则将该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO从素材文件下载源队列中移除；
如判断有完成主服务器素材文件下载工作或渲染服务器素材文件下载工作的渲染服务器添加到素材文件下载源队列，则指定该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))从该新添加到素材文件下载源队列的渲染服务器下载素材文件。
本发明还构造一种去中心化的分布式渲染方法，包括如下步骤：
S1′)在接收到由客户端提交的渲染任务时，在所有注册渲染服务器中查找及选择存储空间符合预设要求的主渲染服务器，指定该主渲染服务器接收由客户端提交的渲染任务素材文件，并将该渲染服务器信息添加到素材文件下载源队列，同时将渲染任务参数设置及素材文件存放路径信息存储到主服务器的数据库中；
S2′)通过该主服务器将渲染任务分割为M′个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
S3′)对除该主渲染服务器之外的所有注册渲染服务器的工作状态进行定时监测，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列，并为该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′各自分配一子渲染任务；
S4′)对该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′中任一渲染服务器RO′完成素材文件下载工作时，将该空闲渲染服务器名单中另一空闲渲染服务器(RT+1)′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列并为该另一空闲渲染服务器(RT+1)′分配下一子渲染任务；重复上述操作，待子任务分配、子任务渲染、及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，执行下一步骤S5′；
S5′)读取结果文件，并将读取的结果文件传回客户端。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S2′中所述将渲染任务分割为M′个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息的步骤具体包括：
S21′)以帧为分割单位将该渲染任务分割为M′个序列化的子任务，将该M′个序列化的子任务按序编号，生成M′个渲染任务分配信息；
S22′)将该素材文件保存到主渲染服务器的第三存储模块，并将该素材文件下载路径及该渲染任务分配信息保存到数据库。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S2′还包括：指令该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′从数据库获取相关渲染任务分配信息及素材文件下载路径，通过素材文件下载路径从第三存储模块下载素材文件。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S3′还包括：将该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′中已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO′信息从主服务器素材文件下载队列中移除，并将其添加到素材文件下载源队列，同时指令该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO′执行与该渲染任务分配信息相应的子渲染任务，并将渲染生成的结果文件上传到主服务器的第二存储模块，以及将结果文件存储路径存储到数据库；
所述步骤S4′还包括：查找数据库中的结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径从第二存储模块读取结果文件。
在本发明上述一种去中心化的分布式渲染方法中，所述步骤S3′还包括：在将该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO′从主服务器素材文件下载队列中移除之后，从空闲渲染服务器名单中选择另外T′个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))′，为该另外T′个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))′各自分配一个子渲染任务，并指令该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))′从该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器RO′下载素材文件，同时对渲染任务分配进度进行更新。
本发明还构造一种去中心化的分布式渲染系统，包括：多个客户端、与多个客户端建立通信连接的主服务器、以及与所述主服务器建立通信连接的多个渲染服务器；
每一所述客户端均用于向所述主服务器提交渲染任务请求，并将渲染所需素材文件上传到所述主服务器；
所述主服务器用于将该渲染任务分割为M个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
所述主服务器还用于对所述多个渲染服务器的工作状态进行定期监测，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)信息添加到主服务器素材文件下载队列，并为该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)各自分配一个子渲染任务；
所述T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)用于从所述主服务器数据库获取素材文件下载路径及任务分配信息，通过素材文件下载路径下载素材文件，执行与该任务分配信息相应的子渲染任务，并将渲染所得结果文件上传到所述主服务器的第二存储模块；
所述主服务器还用于对所述T个渲染服务器(R1，R2……RT)的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中任一渲染服务器RO完成素材文件下载工作时，将空闲渲染服务器名单中另一空闲渲染服务器RT+1信息添加到主服务器素材文件下载队列并为该空闲渲染服务器RT+1分配下一个子渲染任务；
所述主服务器还用于判断子任务分配、子任务渲染及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，在其数据库中查找结果文件存储路径，通过结果文件存储路径读取其第二存储模块中的结果文件，并将读取的结果文件传回客户端。
本发明还构造一种去中心化的分布式渲染系统，包括：多个客户端、与多个客户端建立通信连接的主服务器、以及与所述主服务器建立通信连接的多个渲染服务器；
每一所述客户端均用于向所述主服务器提交渲染任务请求；
所述主服务器用于接收到所述客户端的渲染任务时，在所有注册渲染服务器中查找及选择存储空间符合预设要求的主渲染服务器，指定所述主渲染服务器接收由所述客户端提交的渲染所需素材文件，并将所述主渲染服务器信息添加到素材文件下载源队列；
所述主服务器还用于将所述客户端提交的渲染任务分割为M′个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
所述主服务器还用于对除所述主渲染服务器之外的所有注册渲染服务器的工作状态进行定时监测，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′，将该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列，并为该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′各自分配一子渲染任务；
所述主服务器还用于对该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′中任一渲染服务器RO′完成素材文件下载工作时，将该空闲渲染服务器名单中另一空闲渲染服务器RT+1′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列并为该另一空闲渲染服务器RT+1′分配下一子渲染任务；
所述主服务器还用于判断子任务分配、子任务渲染、及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，查找存储于数据库中的结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径读取存储于第二存储模块的结果文件，并将读取的结果文件传回客户端。
由于本发明去中心化的分布式渲染方法及系统采用了去中心化的分布式渲染系统架构设计的技术方案，所以克服了现有技术中Client/Server模式渲染系统下的主服务器作为唯一的文件访问及下载中心，导致主服务器工作负荷大，Client/Server模式渲染系统对网络带宽要求高，主服务器在客户端渲染任务受理高峰期易出现宕机事故或网络连接中断的缺陷，实现了降低主服务器的工作负荷及各渲染系统对主服务器的依赖程度，提升系统网络利用率及数据传输效率，提高系统稳定性及处理效率，缩短服务器端响应时间，增强用户体验的目的。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明较佳实施例提供的去中心化的分布式渲染系统的结构示意图；
图2是图1所示的去中心化的分布式渲染系统的任一客户端的结构框图；
图3是图1所示的去中心化的分布式渲染系统的主服务器的结构框图；
图4是图1所示的去中心化的分布式渲染系统的任一渲染服务器的结构框图；
图5是图1所示的去中心化的分布式渲染系统的架构图；
图6是本发明较佳实施方式提供的去中心化的分布式渲染方法的上流程图；
图7是本发明较佳实施方式提供的去中心化的分布式渲染方法的下流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术中Client/Server模式渲染系统下主服务器200作为唯一的文件访问及下载中心，导致主服务器200工作负荷大，Client/Server模式渲染系统对网络带宽要求高，主服务器200在客户端渲染任务受理高峰期易出现宕机事故或网络连接中断的缺陷，本发明的主要创新点在于：
1)主服务器200指定并维持固定数量的空闲渲染服务器从主服务器200第二存储模块206下载渲染所需素材文件，即主服务器200将该固定数量的渲染服务器中已完成主服务器200素材文件下载任务的渲染服务器从主服务器素材文件下载队列中移除，并另外指定等同数量的空闲渲染服务器从主服务器200下载素材文件，使得主服务器200的工作负荷及网络压力维持在固定水平；
2)本发明采用了去中心化的分布式渲染系统架构设计，主服务器200将文件下载负荷转嫁到该固定数量的渲染服务器中已完成主服务器200素材文件下载任务的渲染服务器，每一个完成素材文件下载工作的渲染服务器将作为新的素材文件下载资源提供方，为主服务器200所分配的固定数量的空闲渲染服务器提供素材文件下载服务，随着时间的推移，素材文件下载资源提供方数量呈指数递增，本发明去中心化的分布式渲染系统的网络压力被逐渐分散化，且系统处理效率逐步提高。
由于本发明采用了去中心化的分布式渲染系统架构设计，所以解决了现有技术中Client/Server模式渲染系统下的主服务器200作为唯一的文件访问及下载中心，导致主服务器200工作负荷大，Client/Server模式渲染系统对网络带宽要求高，主服务器200在客户端渲染任务受理高峰期易出现宕机事故或网络连接中断的技术问题，实现了降低主服务器200的工作负荷及各渲染系统对主服务器200的依赖程度，提升系统网络利用率及数据传输效率，提高系统稳定性及处理效率，缩短服务器端响应时间，增强用户体验的目的。
为了使本发明的目的更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明去中心化的分布式渲染系统包括多个客户端100、与该多个客户端100建立通信连接的主服务器200、与该主服务器200建立通信连接的多个渲染服务器300。
每一个客户端100均用于向主服务器200发送渲染任务素材文件及渲染任务。
该主服务器200用于将该客户端100提交的渲染任务按帧划分为M个序列化的子任务(M值由渲染任务大小决定)，并生成渲染任务分配信息。
该主服务器200还用于对该多个渲染服务器300的工作状态进行定时监测，生成空闲渲染服务器名单，从该空闲渲染服务器名单中随机选择T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)信息添加到主服务器素材文件下载队列，并为该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)各分配一个子渲染任务。
该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)用于从主服务器200的数据库205获取任务分配信息，并通过数据库205的素材文件下载路径从主服务器200的第二存储模块206下载素材文件，以及在完成素材文件下载任务之后执行与该任务分配信息相应的子渲染任务。
该主服务器200还用于对该T个渲染服务器(R1，R2……RT)的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中任一渲染服务器RO(1≦O≦T，且O为正整数)完成素材文件下载工作时，将空闲渲染服务器名单中的另一空闲渲染服务器RT+1添加到主服务器素材文件下载队列并为该空闲渲染服务器RT+1分配下一个子渲染任务。
该主服务器200还用于判断该子任务分配及渲染、渲染结果文件上传工作均执行完毕时，在数据库205中查找结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径从第二存储模块206读取结果文件，并将读取的结果文件传回客户端100。
该主服务器200还用于在接收到该客户端100的渲染请求时，指定该多个渲染服务器中存储空间符合要求的主渲染服务器，通过该主渲染服务器接收由客户端100提交的素材文件，并将该主渲染服务器添加到渲染服务器素材文件下载队列；
该主服务器200还用于以帧为分割单位将该渲染任务分割为M′个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息。
该主服务器200还用于对除该主渲染服务器之外的所有渲染服务器的工作状态进行实时监测，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′，将该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列，并为该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′各自分配一个子渲染任务。
该主服务器200还用于对该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′中任一渲染服务器RO′(1≦O≦T，且O为正整数)完成素材文件下载工作时，将空闲渲染服务器名单中的另一空闲渲染服务器RT+1′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列并为该空闲渲染服务器RT+1′分配下一个子渲染任务。
该主服务器还用于判断子任务分配及渲染工作、渲染结果文件上传工作均已执行完毕时，在主服务器200的数据库205中查找结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径从第二存储模块206读取结果文件，并将读取的结果文件传回客户端100。
如图2所示，每一个客户端100均包括第一处理模块102、与该第一处理模块102连接的第一通信模块103、输入模块101、第一存储模块105及显示模块104。
该输入模块101用于接收用户输入信息，将用户输入信息输入到第一处理模块102。
该第一处理模块102用于根据用户输入确定渲染所需素材文件(例如游戏画面成形前的模型、贴图、纹理)，将该素材文件输入到该第一通信模块103，并向该第一通信模块103发出渲染任务提交指令。
该第一通信模块103用于接收到渲染任务提交指令时，将该素材文件提交到主服务器200。
该第一通信模块103还用于接收由主服务器200下发的渲染结果文件，并将该渲染结果文件输入到第一存储模块105进行存储，以及通过该第一处理模块102将该渲染结果文件转发到显示模块104进行显示。
其中，该第一通信模块103可以是现有的计算机网卡，该第一处理模块102可以是现有的计算机通用处理器。
如图3所示，本发明主服务器200包括第二处理模块202、与该第二处理模块202连接的第二通信模块201、第二存储模块206、渲染服务器监测模块204、任务分配及管理模块203、以及数据库205。
该数据库205用于存储各个客户端100的用户注册信息及渲染服务器注册信息。
该第二通信模块201用于接收由客户端100提交的包含有用户注册信息及素材文件的渲染任务请求，记录该渲染任务请求到达时间，并将包含渲染任务请求到达时间的渲染任务请求输入到第二处理模块202。
该第二处理模块202用于根据该客户端100提供的用户注册信息并结合渲染任务请求到达时间对该客户端100提交的渲染任务进行队列化处理，确定该客户端渲染任务优先级别。
该第二处理模块202还用于查找客户端渲染任务队列中优先级别最高的渲染任务，以帧为分割单位将该渲染任务分割为M个序列化的子任务，并将该M个序列化的子任务存储到数据库205。该第二处理模块202还用于生成素材文件下载路径，并将素材文件下载路径保存到数据库205。
或者，该第二处理模块202还用于通过第二通信模块201接收到客户端100的渲染任务请求时，查找所有注册渲染服务器中存储空间符合要求的一个渲染服务器，将该渲染服务器作为主渲染服务器，指定该主渲染服务器接收由该客户端100提交的渲染所需素材文件，并将该主渲染服务器添加到素材文件下载源队列。
该第二处理模块202还用于定时地向该渲染服务器监测模块204发出渲染服务器监测指令。
该渲染服务器监测模块204用于收到渲染服务器监测指令时，向该多个渲染服务器发出渲染服务器工作状态测试信号，并收集由该多个渲染服务器反馈的一组工作状态信息，根据该组工作状态信息生成空闲渲染服务器名单，并将该空闲渲染服务器名单输入到第二处理模块202。
该第二处理模块202还用于从该空闲渲染服务器名单中随机选择T个空闲渲染服务器，将该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)信息添加到主服务器素材文件下载队列。
该任务分配及管理模块203用于为该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)各分配一个子任务，并对任务分配进度进行更新。
该任务分配及管理模块203还用于指令该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)从数据库205下载任务分配信息，及查找数据库205的素材文件下载路径，通过该素材文件下载路径从第二存储模块206或主渲染服务器下载素材文件。
该第二处理模块202还用于判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中的任一渲染服务器RO(1≦O≦T，且O为正整数)完成素材文件下载工作时，将该完成素材文件下载任务的渲染服务器信息从主服务器/主渲染服务器素材文件下载队列中删除，并将该渲染服务器信息添加到素材文件下载源队列。该完成素材文件下载任务的渲染服务器还用于执行与其下载的子渲染任务相应的子渲染任务，并将渲染生成的结果文件上传到主服务器200的数据库205的结果文件存储路径。
该第二处理模块202还用于从空闲渲染服务器名单中随机选择另一空闲渲染服务器，将该空闲渲染服务器信息添加到主服务器/主渲染服务器素材文件下载队列。
该任务分配及管理模块203还用于为该空闲渲染服务器分配下一个子渲染任务。
该第二处理模块202还用于从空闲渲染服务器名单中随机选择另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))，并将该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))信息添加到渲染服务器素材文件下载队列。
该任务分配及管理模块203还用于为该T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))各分配一个子渲染任务，并对任务分配进度进行更新。
该第二通信模块201还用于收集由渲染服务器渲染及上传的结果文件，并通过第二处理模块202将该结果文件写入第二存储模块206。
该第二处理模块202还用于通过该任务分配及管理模块203判断上述M个序列化的子任务均已分配完毕且该M个序列化的子任务渲染生成的结果文件均已上传到数据库205指定的第二存储模块206或主渲染服务器时，查找数据库205的结果文件存储路径，通过结果文件存储路径从第二存储模块206或主渲染服务器读取结果文件，并通过主服务器200的第二通信模块201或主渲染服务器的第三通信模块301将读取的结果文件传回客户端100。
在本发明中，该第二通信模块201可以是现有的服务器网卡，该第二处理模块202可以是现有的服务器处理器，该第二存储模块206可以是现有的服务器硬盘。
如图4所示，每一个渲染服务器均包括第三处理模块302、与该第三处理模块302连接的第三通信模块301及第三存储模块303。
该第三通信模块301用于接收由主服务器200提供的素材文件及渲染任务分配信息，并将该素材文件及渲染任务分配信息输入到该第三处理模块302。
该第三处理模块302用于将该素材文件写入第三存储模块303，以及用于查找该素材文件中与该渲染任务分配信息相应的子任务，并执行子任务渲染操作。
该第三处理模块302还用于将该子任务渲染操作执行完毕时，将渲染生成的结果文件发送到第三通信模块301，并向该第三通信模块301发出结果文件上传指令。
该第三通信模块301还用于收到结果文件上传指令时，将上述结果文件上传到主服务器200数据库205指定的结果文件存储路径。
其中，该第三通信模块301可以是现有的服务器网卡，该第三处理模块302可以是现有的服务器处理器或服务器显卡。
图4为本发明去中心化的分布式渲染系统的总体架构图。如图4所示，客户端N100向主服务器200提交包含渲染所需素材文件的渲染任务请求，主服务器200响应客户端100请求，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择第一T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该第一T个渲染服务器(R1，R2……RT)添加到主服务器素材文件下载队列，并为每一个空闲渲染服务器单独分配一个子渲染任务。该第一T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)分别从主服务器200的数据库205的素材文件下载路径中下载素材文件及相关渲染任务分配信息，并执行与该渲染任务分配信息相应的子渲染任务。如该第一T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)中的一个渲染服务器RO(1≦O≦T，且O为正整数)完成主服务器素材文件下载工作，则主服务器200将该渲染服务器RO信息从主服务器素材文件下载队列中移除并将其添加到素材文件下载源队列，同时从定期更新的空闲渲染服务器名单中另外选择第二T个渲染服务器(RT+1，RT+2……R2T)，为该第二T个渲染服务器(RT+1，RT+2……R2T)各分配一个子渲染任务，并指令该第二T个渲染服务器(RT+1，RT+2……R2T)从该渲染服务器RO下载素材文件。此外，该主服务器200还将从空闲渲染服务器名单中选择另一空闲渲染服务器，为该空闲渲染服务器分配一个子渲染任务，并将该空闲渲染服务器添加到主服务器素材文件下载队列，以将主服务器素材文件下载队列的渲染服务器数量维持在一固定阈值T，从而充分利用主服务器200的性能，避免主服务器200进入闲置状态。该阈值T由主服务器200性能及网络带宽决定，用户可根据主服务器200处理器性能及系统网络带宽对阈值T进行设定。
如主服务器200判断该第二T个渲染服务器(RT+1，RT+2……R2T)中的渲染服务器RT+1完成渲染服务器素材文件下载工作，则该主服务器200将该渲染服务器RT+1信息从渲染服务器素材文件下载队列中移除并将其添加到素材文件下载源队列，并从定期更新的空闲渲染服务器名单中选择另外第三T个渲染服务器，将该第三T个渲染服务器添加到渲染服务器素材文件下载队列，为该第三T个渲染服务器各自分配一个子渲染任务，指令该第三T个渲染服务器从渲染服务器RT+1下载素材文件，以及从数据库205下载任务分配信息…….依次类推。
当主服务器200判断子任务分配工作、子任务渲染工作及结果文件上传工作均执行完毕时，读取数据库205结果文件存储路径中的结果文件，并将读取的结果文件传回客户端100，由客户端100接收结果文件，并在显示模块104上呈现素材文件渲染效果。
下面将以本发明的较佳实施方式为例，对本发明去中心化的分布式渲染方法的流程进行说明：
如图6及图7所示，在步骤S101中，在主服务器端执行用户注册操作及渲染服务器注册操作，将用户注册信息及渲染服务器信息存储到主服务器200的数据库205。
在步骤S102中，主服务器200接收到用户通过客户端100提交的文件渲染请求，查找用户注册信息，根据用户信息确定用户优先级别，根据用户优先级别以及渲染请求达到时间对客户端100提交的渲染任务进行队列化处理。
在步骤S103中，主服务器200确定优先级最高的渲染任务，以帧为分割单位对该渲染任务进行分割处理，得到M个序列化的子任务。主服务器200对该M个序列化的子任务按序编号，生成M个子任务分配信息，将该M个序列化的子任务保存到数据库205，以及将该子任务分配信息及素材文件下载路径保存到数据库205。
或者，主服务器200查找及选择所有注册渲染服务器中存储空间符合预定要求的主渲染服务器，将该主渲染服务器添加到素材文件下载源队列，指令该主渲染服务器接收由客户端100提交的渲染所需素材文件。主服务器对该渲染任务进行分割处理，得到M个序列化的子任务。该主渲染服务器对该M个序列化的子任务按序编号，生成M个子任务分配信息，并将该子任务分配信息及素材文件下载路径发送到数据库205进行保存。
在步骤S104中，渲染服务器监测模块204对经注册渲染服务器的工作状态进行定时监测，根据监测结果生成空闲渲染服务器名单。第二处理模块202从该空闲渲染服务器名单中随机选择T个渲染服务器，为该T个渲染服务器各分配一个子渲染任务，并指令该T个渲染服务器从数据库205下载任务分配信息，并查找数据库205中的素材文件下载路径，通过素材文件下载路径从第二存储模块206下载素材文件，并对该T个渲染服务器的素材文件下载进度进行监测。
在步骤S105中，主服务器200根据素材文件下载进度监测结果判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中是否出现完成素材文件下载工作的渲染服务器。如主服务器200判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中尚未出现完成素材文件下载工作的渲染服务器，则返回上一步骤S104，以继续执行渲染服务器素材文件下载进度监测工作。如主服务器200判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中的一个或多个渲染服务器RO(1≦O≦T，且O为正整数)已完成主服务器素材文件下载工作，则执行下一步骤S106。
在步骤S106中，主服务器200将该渲染服务器RO信息从主服务器素材文件下载队列中移除，并将其添加到渲染服务器素材文件下载队列，通过该渲染服务器RO执行相关子渲染任务，同时从定期更新的空闲渲染服务器名单中选择另一空闲渲染服务器，将该空闲渲染服务器添加到主服务器素材文件下载队列，并为该空闲渲染服务器分配一子渲染任务。
在步骤S107中，主服务器200指定另外的T个空闲渲染服务器{R(O+1)，R(O+2)……R(O+T)}从新添加到渲染服务器素材文件下载队列的渲染服务器下载素材文件，通过渲染任务分配及管理模块203为该T个空闲渲染服务器{R(O+1)，R(O+2)……R(O+T)}各分配一个子渲染任务，对任务分配进度进行更新，并对素材文件下载进度进行监测。
在步骤S108中，主服务器200判断该T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))中是否有完成渲染服务器素材文件下载工作的渲染服务器。如未监测到已完成渲染服务器素材文件下载工作的渲染服务器，则返回步骤S107，以继续执行素材文件下载进度监测工作。如监测到完成渲染服务器素材文件下载工作的渲染服务器，则执行下一步骤S109。
在步骤S109中，主服务器200将该完成渲染服务器素材文件下载工作的渲染服务器添加到渲染服务器素材文件下载队列，指令该渲染服务器执行相关子渲染任务，并将渲染生成的结果文件上传到第二存储模块206，以及将结果文件存储路径存储到数据库205。
在步骤S110中，主服务器200再指定T个空闲渲染服务器从新添加到渲染服务器素材文件下载队列中的渲染服务器下载素材文件，通过任务分配及管理模块203为该T个空闲渲染服务器各分配一个子渲染任务，同时对任务分配进度进行更新。
在步骤S111中，主服务器200判断该M个子任务是否分配完毕，如未分配完毕，则跳到步骤S105，如分配完毕，则执行步骤112。
在步骤S112中，主服务器200判断该M个子任务渲染生成的结果文件均已上传到第二存储模块206，在数据库205中查找结果文件保存路径，通过结果文件保存路径从第二存储模块206中读取结果文件，通过第二通信模块201将读取的结果文件传回客户端100。
综上所述，本发明采用了去中心化的分布式渲染系统架构设计，降低了主服务器200的负荷及网络压力，并使得系统具有极强的扩展性。本发明系统管理人员可通过增加渲染服务器数量的方式来进一步提高系统渲染性能及处理效能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)接收由客户端(100)发送的渲染任务素材文件及渲染任务请求，将该渲染任务分割为M个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
S2)执行注册渲染服务器工作状态监测工作，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)信息添加到主服务器素材文件下载队列，并为该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)各自分配一个子渲染任务；
S3)对该T个渲染服务器(R1，R2……RT)的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中任一渲染服务器(RO)完成素材文件下载工作时，将该空闲渲染服务器名单中另一空闲渲染服务器(RT+1)信息添加到主服务器素材文件下载队列并为该另一空闲渲染服务器(RT+1)分配下一个子渲染任务；重复上述操作，待子任务分配、子任务渲染及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，执行下一步骤S4；
S4)读取结果文件，并将读取的结果文件传回客户端(100)。
2.根据权利要求1所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括如下步骤：
S0)在主服务器端执行客户端用户注册操作及渲染服务器注册操作，将用户注册信息及渲染服务器注册信息存储到主服务器(200)的数据库(205)。
3.根据权利要求1所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，在所述步骤S0和所述步骤S1之间还包括如下步骤：
S01)在接收到客户端(100)的包含有用户注册信息及素材文件的渲染任务请求时，根据用户注册信息确定用户级别，并结合客户端渲染任务提交时间对客户端(100)提交的渲染任务进行队列化处理。
4.根据权利要求1所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S1中所述将客户端(100)提交的渲染任务分割为M个序列化的子渲染任务，并生成渲染任务分配信息的步骤具体包括：
S11)以帧为分割单位将该渲染任务分割为M个序列化的子任务，将该M个序列化的子渲染任务按序编号，生成M个渲染任务分配信息；
S12)将该素材文件保存到主服务器(200)的第二存储模块(206)，并将该素材文件下载路径及该渲染任务分配信息保存到数据库(205)。
5.根据权利要求4所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：指令该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)从数据库(205)获取相关渲染任务分配信息及素材文件下载路径，通过素材文件下载路径从第二存储模块(206)下载素材文件。
6.根据权利要求5所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：将该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)信息从主服务器素材文件下载队列中移除，并将其添加到素材文件下载源队列，同时指令该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)执行与该渲染任务分配信息相应的子渲染任务，并将渲染生成的结果文件上传到主服务器(200)的第二存储模块(206)，以及将结果文件存储路径存储到数据库(205)；
所述步骤S4还包括：查找数据库(205)中的结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径从第二存储模块(206)读取结果文件。
7.根据权利要求6所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：在将该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)从主服务器素材文件下载队列中移除之后，从空闲渲染服务器名单中选择另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))，为该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))各自分配一个子渲染任务，并指令该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))从该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)下载素材文件，同时对渲染任务分配进度进行更新。
8.根据权利要求7所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：如判断该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)与该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))之间的网络出现中断或该网络质量达不到预定要求，则将该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)从素材文件下载源队列中移除；
如判断有完成主服务器素材文件下载工作或渲染服务器素材文件下载工作的渲染服务器添加到素材文件下载源队列，则指定该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))从该新添加到素材文件下载源队列的渲染服务器下载素材文件。
9.一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1′)在接收到由客户端(100)提交的渲染任务时，在所有注册渲染服务器中查找及选择存储空间符合预设要求的主渲染服务器，指定该主渲染服务器接收由客户端(100)提交的渲染任务素材文件，并将该渲染服务器信息添加到素材文件下载源队列，同时将渲染任务参数设置及素材文件存放路径信息存储到主服务器(200)的数据库中(205)；
S2′)通过该主服务器将渲染任务分割为M′个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
S3′)对除该主渲染服务器之外的所有注册渲染服务器的工作状态进行定时监测，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列，并为该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′各自分配一子渲染任务；
S4′)对该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′中任一渲染服务器(RO)′完成素材文件下载工作时，将该空闲渲染服务器名单中另一空闲渲染服务器(RT+1)′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列并为该另一空闲渲染服务器(RT+1)′分配下一子渲染任务；重复上述操作，待子任务分配、子任务渲染、及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，执行下一步骤S5′；
S5′)读取结果文件，并将读取的结果文件传回客户端(100)。
10.根据权利要求9所述的去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S2′中所述将渲染任务分割为M′个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息的步骤具体包括：
S21′)以帧为分割单位将该渲染任务分割为M′个序列化的子任务，将该M′个序列化的子任务按序编号，生成M′个渲染任务分配信息；
S22′)将该素材文件保存到主渲染服务器的第三存储模块(303)，并将该素材文件下载路径及该渲染任务分配信息保存到数据库(205)。
11.根据权利要求10所述的一种去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S2′还包括：指令该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′从数据库(205)获取相关渲染任务分配信息及素材文件下载路径，通过素材文件下载路径从第三存储模块(303)下载素材文件。
12.根据权利要求11所述的去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S3′还包括：将该T′个渲染服务器(R1，R2……RT)′中已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)′信息从主服务器素材文件下载队列中移除，并将其添加到素材文件下载源队列，同时指令该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)′执行与该渲染任务分配信息相应的子渲染任务，并将渲染生成的结果文件上传到主服务器(200)的第二存储模块(206)，以及将结果文件存储路径存储到数据库(205)；
所述步骤S4′还包括：查找数据库(205)中的结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径从第二存储模块(206)读取结果文件。
13.根据权利要求12所述的去中心化的分布式渲染方法，其特征在于，所述步骤S3′还包括：在将该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)′从主服务器素材文件下载队列中移除之后，从空闲渲染服务器名单中选择另外T′个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))′，为该另外T′个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))′各自分配一个子渲染任务，并指令该另外T个空闲渲染服务器(R(O+1)，R(O+2)……R(O+T))′从该已完成主服务器素材文件下载工作的渲染服务器(RO)′下载素材文件，同时对渲染任务分配进度进行更新。
14.一种去中心化的分布式渲染系统，其特征在于，包括：多个客户端(100)、与多个客户端(100)建立通信连接的主服务器(200)、以及与所述主服务器(200)建立通信连接的多个渲染服务器(300)；
每一所述客户端(100)均用于向所述主服务器(200)提交渲染任务请求，并将渲染所需素材文件上传到所述主服务器(200)；
所述主服务器(200)用于将该渲染任务分割为M个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
所述主服务器(200)还用于对所述多个渲染服务器的工作状态进行定期监测，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)，将该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)信息添加到主服务器素材文件下载队列，并为该T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)各自分配一个子渲染任务；
所述T个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)用于从所述主服务器(200)数据库(205)获取素材文件下载路径及任务分配信息，通过素材文件下载路径下载素材文件，执行与该任务分配信息相应的子渲染任务，并将渲染所得结果文件上传到所述主服务器(200)的第二存储模块(206)；
所述主服务器(200)还用于对所述T个渲染服务器(R1，R2……RT)的素材文件下载进度进行跟踪监测，并判断该T个渲染服务器(R1，R2……RT)中任一渲染服务器(RO)完成素材文件下载工作时，将空闲渲染服务器名单中另一空闲渲染服务器(RT+1)信息添加到主服务器素材文件下载队列并为该空闲渲染服务器(RT+1)分配下一个子渲染任务；
所述主服务器(200)还用于判断子任务分配、子任务渲染及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，在其数据库(205)中查找结果文件存储路径，通过结果文件存储路径读取其第二存储模块(206)中的结果文件，并将读取的结果文件传回客户端(100)。
15.一种去中心化的分布式渲染系统，其特征在于，包括：多个客户端(100)、与多个客户端(100)建立通信连接的主服务器(200)、以及与所述主服务器(200)建立通信连接的多个渲染服务器；
每一所述客户端(100)均用于向所述主服务器(200)提交渲染任务请求；
所述主服务器(200)用于接收到所述客户端(100)的渲染任务时，在所有注册渲染服务器中查找及选择存储空间符合预设要求的主渲染服务器，指定所述主渲染服务器接收由所述客户端(100)提交的渲染所需素材文件，并将所述主渲染服务器信息添加到素材文件下载源队列；
所述主服务器还用于将所述客户端(100)提交的渲染任务分割为M′个序列化的子任务，并生成渲染任务分配信息；
所述主服务器(200)还用于对除所述主渲染服务器之外的所有注册渲染服务器的工作状态进行定时监测，从监测所得空闲渲染服务器名单中随机选择T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′，将该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′信息添加到渲染服务器素材文件下载队列，并为该T′个空闲渲染服务器(R1，R2……RT)′各自分配一子渲染任务；
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所述主服务器(200)还用于判断子任务分配、子任务渲染、及渲染结果文件上传任务均执行完毕时，查找存储于数据库(205)中的结果文件存储路径，通过该结果文件存储路径读取存储于第二存储模块(206)的结果文件，并将读取的结果文件传回客户端(100)。
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