文/北京航空航天大學(xué)中法工程師學(xué)院 范文菁

引言

VNC (Virtual Network Computing，虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算)，是一種遠(yuǎn)程操作執(zhí)行軟件,在各類應(yīng)用場景中被廣泛使用。在云計(jì)算技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，用戶所請求的服務(wù)將更多的在云端服務(wù)器上執(zhí)行，數(shù)據(jù)也存儲在云端服務(wù)器上[1]。VNC可以成為終端用戶使用云端資源的有效工具，擁有良好的應(yīng)用前景。近年來，HTML5成為Web技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。特別是HTML5在圖像呈現(xiàn)和通信方式上的新技術(shù)備受 Web 應(yīng)用程序開發(fā)人員的矚目。這些技術(shù)為基于Web 的VNC連接提供了發(fā)展基礎(chǔ)。

1 VNC

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

VNC遠(yuǎn)程操作執(zhí)行軟件允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)從任何終端機(jī)器控制并使用遠(yuǎn)程服務(wù)器的桌面環(huán)境。用戶的桌面狀態(tài)將會在服務(wù)器端得到保持。當(dāng)用戶從不同終端訪問服務(wù)器時(shí)，能夠保持上一次的連接狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)和應(yīng)用的一致性[2]。2002年，美國電話電報(bào)公司AT&T把VNC以GPL形式發(fā)布，此后派生出了許多VNC軟件。表一中列舉了幾種主流的VNC軟件。

1.2 工作原理

VNC由三部分構(gòu)成：服務(wù)器、客戶端和RFB 通信協(xié)議。RFB（RemoteFrame Buffer，遠(yuǎn)程幀緩沖協(xié)議）是一種遠(yuǎn)程圖形界面訪問協(xié)議。它能發(fā)送服務(wù)器桌面圖像到客戶端，同時(shí)接收客戶端操作并把事件發(fā)送到服務(wù)器。RFB協(xié)議對終端設(shè)備的資源需求很小，是一種真正面向瘦客戶端的協(xié)議[4]。

表一[3] 主流的 VNC 軟件

VNC的基本工作原理在于傳輸桌面圖像。服務(wù)器以一定的頻率掃描桌面像素，并把桌面圖像以位圖的形式傳送到客戶端。這種實(shí)現(xiàn)方式相對簡單，但是數(shù)據(jù)量大。為了減少數(shù)據(jù)傳輸量，VNC采用增量傳輸?shù)姆椒?，即只傳送發(fā)生變化的區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)據(jù)。這種方式在屏幕只有小部分區(qū)域發(fā)生變化時(shí)工作良好。但是當(dāng)用戶開關(guān)窗口或觀看視頻時(shí)，對帶寬的需求會顯著增加[4]。

2 HTML5

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

HTML5是HTML下一個(gè)主要的修訂版本，目前仍處于發(fā)展制定階段。HTML5 添加了許多新的語法特征，其中包括

2.2 Web Socket

Web Socket是HTML5提供的一種允許瀏覽器與服務(wù)器之間進(jìn)行全雙工通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信，目前常用的技術(shù)是輪詢。輪詢是指瀏覽器以特定的頻率向服務(wù)器發(fā)出HTTP請求，之后由服務(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)給客戶端瀏覽器。輪詢模式的缺點(diǎn)是，瀏覽器需要不斷向服務(wù)器發(fā)出請求。由于HTTP請求的報(bào)頭很長，而報(bào)文數(shù)據(jù)可能是一個(gè)很小的值，這樣將會浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器資源。面對這種情況，HTML5定義了新的Web Socket協(xié)議，以便節(jié)省資源，并達(dá)到實(shí)時(shí)通信的效果。使用Web Socket，服務(wù)器可以隨時(shí)向?yàn)g覽器推送信息，這在傳統(tǒng)的無狀態(tài)HTTP連接中是不可能實(shí)現(xiàn)的。

Web Socket的協(xié)議名稱是ws。在新的通信方式下，網(wǎng)絡(luò)連接的地址將會寫為ws://local host:8080/web Socket Server。由于ws是不同于HTTP的新協(xié)議，它需要服務(wù)器和客戶端同時(shí)支持才能正常運(yùn)行。目前，服務(wù)器對Web Socket的支持尚不普遍。下表是瀏覽器對 Web Socket的支持信息。可以看出，現(xiàn)代瀏覽器對于WebSocket的支持是比較廣泛的[6]。

表二[7] 主流瀏覽器對Web Socket的支持情況

3 基于Web Socket的VNC連接

3.1 no VNC簡介

如果將V N C客戶端用純粹的HTML5來實(shí)現(xiàn)，這樣的應(yīng)用將可以繼承VNC和HTML5跨平臺、高效率通信等特性，在遠(yuǎn)程連接中將有良好的應(yīng)用前景。no VNC是一種基于HTML5和Javascript的VNC客戶端，采用了Web Socket通信技術(shù)，因此需要同樣支持Web Socket的VNC服務(wù)器才可以實(shí)現(xiàn)連接。但是目前，服務(wù)器對WebSocket的支持尚不普及，提供支持的只有x11vnc和 Pocket VNC兩種服務(wù)器。noVNC通過加設(shè)轉(zhuǎn)換WebSocket為TCP socket的代理服務(wù)器，使得客戶端可以連接到任意標(biāo)準(zhǔn)的VNC服務(wù)器。

4 三種VNC連接對比

建立VNC連接有兩種傳統(tǒng)方法:使用VNC 專屬的客戶端或使用基于Java的瀏覽器插件。這兩種方法的共同特點(diǎn)是，都需要客戶在本地進(jìn)行相應(yīng)軟件的安裝。no VNC連接則不需要在客戶端安裝特定軟件，只要通過瀏覽器從網(wǎng)頁上發(fā)起連接即可。

在局域網(wǎng)環(huán)境內(nèi)，通過100Mbps以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)從Windows客戶機(jī)到Tight VNC服務(wù)器的連接。實(shí)驗(yàn)表明，采用這三種方式的連接，在進(jìn)行文件操作時(shí)普遍會感覺到操作延時(shí)。但對于常用的應(yīng)用程序，如Word等，性能都普遍可以接受。

當(dāng)三種連接進(jìn)行第一幀初始化時(shí)，網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用情況略有不同，測試結(jié)果如上圖所示。從標(biāo)準(zhǔn)客戶端連接，在圖像進(jìn)行第一幀初始化時(shí)，帶寬占用率明顯高于另外兩種類型連接。重復(fù)進(jìn)行初始幀渲染，可以觀察到no VNC連接在三種連接類型中的帶寬占用率是最低的。雖然對于單臺客戶機(jī)來說，帶寬占用率的降低并沒有顯著影響。但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上活躍用戶越來越多時(shí)，每個(gè)用戶帶寬占用的些許降低對全網(wǎng)來說卻是意義重大的。

5 結(jié)論

隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，基于RFB協(xié)議的VNC因其開源、跨平臺、易于實(shí)現(xiàn)等特性，在各類應(yīng)用場景中得到了廣泛使用。本文介紹了VNC和HTML5技術(shù)的發(fā)展歷程以及應(yīng)用現(xiàn)狀。將VNC客戶端用純粹的HTML5技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這樣的應(yīng)用將會有良好的應(yīng)用前景。文中對三種不同類型的VNC連接進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對比。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，基于Web Socket的no VNC連接，其初始化時(shí)的帶寬占用率在三者中是最低的，而在性能方面和其他兩種連接表現(xiàn)相當(dāng)。該結(jié)果充分說明了HTML5新技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?。在未來，Web Socket在Web應(yīng)用中會有良好的實(shí)用價(jià)值。

圖一 標(biāo)準(zhǔn)客戶端連接帶寬占用情況

圖二 基于Java插件連接帶寬占用情況

圖三 noVNC連接帶寬占用情況

[1]陳全, 鄧倩妮.云計(jì)算及其關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 200929(9): 2562-2567.

[2]劉奎恩, 王青.一種基于VNC的智能應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用, 2004

[3]Virtual Network Computing[EB/OL], http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_Network_Computing

[4]Tristan Richardson, RealVNC Ltd, The RFB Protocol [EB/OL], http://www.realvnc.com/docs/ rfbproto .pdf 2010

[5]邢曉鵬.HTML5核心技術(shù)的研究與價(jià)值分析[J]. 價(jià)值工程,2011

[6]W3C, The Web Socket API [EB/OL], http://www.w3.org/TR/2012/CR-websockets-20120920, 2012

[7]黃曉安, 何亮, 許寧.使用HTML5 Web Socket構(gòu)建實(shí)時(shí)Web應(yīng)用.IBM developer Works, 2011