【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三维渲染及任务调度和负载均衡优化，涉及一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法。
技术介绍
1、负载均衡(load balancing)是一种在计算机网络或服务器系统中分配工作负载的技术，以确保各个资源能够更均匀地处理请求或任务。负载均衡的主要目标是提高系统的性能、可靠性和可扩展性。在负载均衡中，一个负载均衡器(load balancer)会分发传入的请求或网络流量到多个服务器或资源上，确保每个服务器都能够有效地处理一部分负载。这有助于避免某一台服务器过载，提高整体系统的稳定性和响应性能，它可以基于不同的算法来分配负载，例如轮询、最小连接数、最小响应时间等。这样可以根据服务器的性能和负载情况动态地调整流量分配，以实现最优的资源利用。
2、边缘计算(edge computing)是一种创新的分布式计算模式，其核心理念在于将计算、存储和数据处理功能推至数据产生源的附近，即靠近边缘位置，而不依赖传统的中心化云计算数据中心。边缘计算的目标在于降低数据传输延迟，提升系统响应速度，并高效处理大量产生的数据。这一模式强调在接近数据源的地方执行任务，以满足对实时性、低延迟和高度可靠性的需求。通过将计算能力下沉至边缘，边缘计算为各种应用场景提供了更灵活、高效且可靠的解决方案。
3、分布式渲染是一项利用多台计算机协同完成图形渲染任务的技术。通过将整个渲染工作分解为多个子任务，这些任务被分配给不同的计算节点。每个节点独立负责渲染部分图像或场景。最终，各个节点的渲染结果被合并，形成最终的渲染图像。这技术的关键目标是提高
4、目前，在应对unity中模型渲染问题时，最直接的解决方案是通过总服务器进行直接计算渲染。然而，当模型数量众多、纹理和材质较为复杂时，服务器的总线程负担可能变得庞大，导致cpu、gpu和内存资源紧张。考虑到可能存在其他运行中的程序，这可能导致系统性能问题，甚至卡死现象。若不能及时解决，可能会影响整个渲染过程的质量，进而导致程序运行不够流畅。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，涉及云端计算平台、边缘服务器和边缘网关三个主要组件，具体特征包括：
4、云端计算平台，包含数据存储单元和模型计算单元；
5、边缘服务器，包括边缘计算模块、数据存储模块和模型计算单元；
6、边缘网关，包含输入输出控制模块和协议通信模块；
7、这一方法的设计旨在通过有效组织和协调这三个部分的功能，实现模型分布式渲染的优化和协同工作；云端计算平台负责数据存储和模型计算，边缘服务器通过边缘计算模块、数据存储模块和模型计算单元共同承担模型渲染任务，而边缘网关则通过输入输出控制模块和协议通信模块提供接口和通信支持；这种结构有助于在分布式环境下实现负载均衡，提高系统的整体性能和效率。
8、本专利技术通过建立多个服务器对物理模型进行实时分布式渲染，同时实施实时的任务分配和负载均衡，以降低总服务器的cpu、gpu、内存等方面的使用压力。云端计算平台通过负载均衡算法实时调整边缘服务器的负载压力，以保持服务器的工作效率稳定，提高模型的渲染质量，减少cpu、gpu、内存的消耗，并提高显示画面的帧率和流畅度。
9、云端计算平台与边缘服务器连接，承担着边缘服务器渲染任务的分配以及对边缘服务器性能的实时监测责任。
10、当边缘服务器的性能出现不足或不稳定情况时，通过部署先进的算法，智能地减轻其任务负担，释放压力，使其迅速恢复到一个稳定的状态。
11、这种协同管理的机制旨在确保整个系统的渲染过程高效、稳定，并在需要时做出实时的性能优化决策。
12、边缘服务器作为关键组件，紧密连接多个边缘网关，担负着实时接收云端计算平台下发任务和指令的任务。其主要责任是通过实时计算，高效完成云端委派的任务，以达成模型渲染的目标。
13、在整个模型渲染过程中，服务器必须维持稳定的状态，以确保任务的顺利执行。此协同工作的流程旨在优化整个渲染系统，通过智能算法在边缘服务器性能不足或不稳定时实时调整任务分配，以释放压力、降低负载，从而迅速将边缘服务器带回到一个可靠且稳定的工作状态。
14、边缘网关在边缘计算环境中发挥着重要的作用，作为设备与云端系统之间的连接纽带。其核心任务是作为中介，负责有效的设备与云端之间的通信。
15、边缘网关扮演着数据传输的关键角色，将设备产生的数据可靠地传递至云端，并将来自云端的指令或任务传送回设备。
16、这种协同的通信流程不仅实现了设备与云端系统之间的无缝交互，还在边缘计算环境中促进了高效的数据交换与协同工作。综合而言，边缘网关的功能使得设备和云端能够紧密协作，提高系统的整体性能和响应速度。
17、模型渲染的核心构成基于强大的unity引擎的渲染技术。unity不仅为用户提供高效的模型渲染功能，还通过与边缘服务器、边缘网关和云端计算平台的协同工作，实现整个系统的优化与协同。
18、unity引擎的渲染技术采用物理渲染(pbr)等先进算法，为模型赋予逼真的光影效果。在边缘服务器上，通过分布式渲染和负载均衡等技术，系统能够有效处理大规模的模型渲染任务。边缘网关则充当通信协调的关键角色，确保设备与云端系统之间的流畅数据交换，顺利传递指令和任务。
19、边缘服务器部署在与总服务器同一局域网内，通过协议进行高效通信。该服务器内嵌了边缘计算模型，旨在实现对unity中的数字孪生模型的实时渲染。渲染完成后，服务器将相应信号传送回总服务器，并将最终渲染画面传送至显示端进行呈现。
20、边缘服务器中搭载了能够接收云端计算平台控制的监测模型，可实时监控cpu、gpu和内存的使用情况。一旦服务器在某一时刻承受较大负荷，云端计算平台将及时检测到并实施动态调整，以确保系统保持在稳定状态。
21、云端计算平台精心配置了全面的监控功能，以确保对边缘服务器的实时监测。这一监控系统能够迅速捕捉到边缘服务器的当前压力状况，涵盖了多个关键指标，如cpu、gpu、内存等。这样的全面监测机制有助于及时识别潜在的性能问题，并为需要时采取相应的调整和优化提供了基础。
22、云端计算平台内置了负责管理边缘服务器负载均衡的模型，其中包括轮询算法等智能策略。通过该模型能够动态调整和分配资源，以确保系统在各个服务器间实现均衡负载，提高整体性能和稳定性。
23、一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，所述方法步骤如下：
24、步骤1：创建云端平台，包括数据存储单元和模型计算单元。存储单元储存渲染模型数据和任务信息，计算单元实时处理模型计算和渲染准备，以优化高效可靠的渲染流程。...
【技术保护点】
1.一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，涉及云端计算平台、边缘服务器和边缘网关三个主要组件，其特征在于，具体特征包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，通过建立多个边缘服务器，将物理模型的渲染任务分布式地部署在多个服务器上，每个服务器负责执行一个独立的渲染任务。
3.根据权利要求2所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，每一个独立的渲染任务通过云端计算中心所派发，并实时调整渲染任务量。
4.根据权利要求1所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，云端服务器通过对各边缘端服务器进行模型渲染任务的智能分配，使N个服务器的合作能够完整地达到总服务器单独渲染时的效果；这种智能分配有助于优化渲染质量，确保合作渲染的整体效果与单一服务器的渲染效果一致。
5.根据权利要求4所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，在云端服务器部署负载均衡算法，通过云端对N个边缘服务器的资源利用率进行控制。平台利用负载均衡算法优化模型，选择最优的实时任务分配方案，以确保边缘服务
6.根据权利要求1所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，涉及云端计算平台、边缘服务器和边缘网关三个主要组件，其特征在于，具体特征包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，通过建立多个边缘服务器，将物理模型的渲染任务分布式地部署在多个服务器上，每个服务器负责执行一个独立的渲染任务。
3.根据权利要求2所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，每一个独立的渲染任务通过云端计算中心所派发，并实时调整渲染任务量。
4.根据权利要求1所述的一种基于负载均衡的模型分布式渲染方法，其特征在于，云端服务器通过对各边缘...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾昊，刘孝保，陈语诗，许恒源，张成，夏俊峰，刘娜娜，李魏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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