SPICE协议的理解

SPICE协议的基本框架

读了两篇文章，总结一下SPICE的VDI协议。
1、徐浩，兰雨晴 2013年（计算机工程与科学）发表的文章：“基于SPICE协议的桌面虚拟化技术研究与改进方案”；
2、石屹嵘，龚德志，2013年 （电信科学）发表的文章：“基于SPICE 开源协议的云桌面技术架构研究”；
张两篇文章都介绍了“SPICE”框架，
其中文章二对比了几种桌面远程显示技术。
目前的技术实现方式和协议主要有以下4 种：

微软公司，桌面传输和展现基于RDP。

Citrix 公司，桌面传输和展现基于ICA 协议。

VMware 公司，桌面传输和展现基于PCoIP。

Red Hat 公司， 桌面传输和展现基于SPICE（simple protocol for independent computing environment）协议。

虚拟桌面传输协议比较

桌面传输和展现技术的对比

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SPICE架构包括客户端、SPICE服务端和相应的QXL设备、QXL驱动等，如下图所示。客户
端运行在用户终端设备上，为用户提供桌面环境。SPICE服务端以动态连接库的形式与KVM虚拟
机整合，通过SPICE协议与客户端进行通信。

SPICE协议架构

分为3个部分：

(1)QXL驱动：部署在服务器侧、提供虚拟桌面服务的虚拟机中，用于接收操作系统和应用程序的图形命令，并将其转换为KVM的QXL图形设备命令。

(2)SPICE客户端：部署在用户终端上的软件，负责显示虚拟桌面．同时接收终端外设的输入。

(3)QXL设备：部署在KVM服务器虚拟化的Hypervisor中，用于处理各虚拟机发来的图形图像操作。

SPICE协议最大的特点是其架构中增加的位于Hypervisor中的QXL设备，本质上是KVM虚
拟化平台中通过软件实现的PCI显示设备，利用循环队列等数据结构供虚拟化平台上的多个虚拟
机共享实现了设备的虚拟化。但是，这种架构使得SPICE协议紧密地依赖于服务器虚拟化软／硬件基础设施，SPICE必须与KVM虚拟化环境绑定。传统的远程桌面传输协议工作在虚拟机Guest OS中，而SPICE协议本身运行在虚拟机服务器中，可以直接使用服务器的硬件资源。

1.1 SPICE协议核心技术

自适应图形处理

SPICE客户端采用基于Cairo图形库的软件处理方式，使用CPU计算资源，提供2D图形数据的渲染处理能力。
同时也提供了基于GPU的硬件处理方法，在Iinux平台使用OpenGI。库，在Windows平台使用GDI接口。

分类压缩技术

SPICE提供了三种无损图像压缩算法，分别是Quic、LZ和Glz压缩算法。
针对视频流，SPICE采用了有损的压缩方式，SPICE服务端通过图形区域的刷新频率来侦测视
频区域，采用MJPEG压缩算法。

1.2 SPICE协议改进

SPICE协议的不足

在WAN环境下性能较差。
服务端读取指令延迟。
视频处理能力不足。
客户端启动缓慢。
客户端ACK延迟。

SPICE协议的改进方案

压缩算法改进

原始方案

改进方案

优化视频数据传输方式（直接把视频数据以流媒体的方式发送到终端设
备的方法，避免服务端的解码操作）
图像渲染性能优化