基于渲染單元的鏡頭數(shù)據(jù)管理與優(yōu)化.pdf

1、動漫渲染不僅是計算密集型而且是數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。渲染計算階段，各計算節(jié)點(diǎn)同時并發(fā)訪問遠(yuǎn)端磁盤讀取數(shù)據(jù)。隨著并行渲染規(guī)模的增大，系統(tǒng)將產(chǎn)生大量的磁盤訪問和網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷，進(jìn)而減緩數(shù)據(jù)讀取的速度，嚴(yán)重影響系統(tǒng)整體性能。作為高并行性的負(fù)面影響，I/O爭用限制了系統(tǒng)整體性能隨著處理器數(shù)目的增加而提高，甚至可能會引起系統(tǒng)擁塞性崩潰。
　　設(shè)計基于MPI的內(nèi)存緩存系統(tǒng)用于緩解上述問題。根據(jù)渲染所需數(shù)據(jù)的訪問特征，將數(shù)據(jù)分為兩類：鏡頭數(shù)據(jù)（又稱為共

2、享數(shù)據(jù)）和幀數(shù)據(jù)（又稱為私有數(shù)據(jù)），且鏡頭數(shù)據(jù)訪問的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于幀數(shù)據(jù)的訪問頻率。以基于主從架構(gòu)的渲染單元來組織和管理規(guī)模龐大的渲染計算節(jié)點(diǎn)，隔離通信域并實(shí)現(xiàn)不同渲染子任務(wù)以及鏡頭數(shù)據(jù)的分類管理。通過采取兩階段的加載與分發(fā)策略，渲染單元內(nèi)部只有主節(jié)點(diǎn)訪問遠(yuǎn)端磁盤讀取鏡頭數(shù)據(jù)，避免了多個計算節(jié)點(diǎn)重復(fù)讀取同一份鏡頭數(shù)據(jù)的情況，從而減少了遠(yuǎn)端磁盤的訪問次數(shù)。同時，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)兼容InfiniBand網(wǎng)絡(luò)的基于MPI的消息傳遞接口，用以減少通信開

3、銷，提高數(shù)據(jù)傳輸性能。利用渲染單元中各計算節(jié)點(diǎn)的空閑內(nèi)存緩存上層應(yīng)用所需的鏡頭數(shù)據(jù)，通過類POSIX文件訪問接口將鏡頭數(shù)據(jù)的磁盤訪問重定向?yàn)閮?nèi)存訪問，減少通信開銷以及數(shù)據(jù)等待時間，提升系統(tǒng)的整體性能。
　　實(shí)驗(yàn)證明上述措施可以有效緩解I/O擁塞，加快渲染速度。在系統(tǒng)初始化階段，與傳統(tǒng)的消息隊列相比，鏡頭數(shù)據(jù)的加載時間縮短80％；在渲染計算的第三階段，與傳統(tǒng)的磁盤方式相比，鏡頭數(shù)據(jù)的訪問時間縮短50%；同時，整體渲染時間也同樣優(yōu)于直